前言

早在HTTP建立之初，主要就是为了将超文本标记语言（HTML）文档从Web服务器传送到客户端的浏览器。也是说对于前端来说，我们所写的HTML页面将要放在我们的Web服务器上，用户端通过浏览器访问URL地址来获取网页的显示内容，但是到了WEB2.0以来，我们的页面变得复杂，不仅仅单纯的是浏览一些简单的文字和图片，同时我们的HTML页面又了CSS，JS，来丰富我们的页面展示，当AJAX出现，我们又多了一种向服务器端获取数据的方法，这些其实都是基于HTTP协议的。同样到了移动互联网时代，我们页面可以跑到手机端浏览器里面，但是和PC相比，手机端的网络情况更加复杂，这使得我们开始了不得不对HTTP进行深入理解并不断优化的过程。

HTTP的基本优化

影响一个 HTTP 网络请求的因素主要有两个：带宽和延迟。

  • 带宽：如果说我们还停留在拨号上网的阶段，带宽可能会成为一个比较严重的影响请求的问题，但是现在网络基础建设已经使得带宽得到极大的提升，我们不再担心由带宽而带来的网速影响问题了，那么就只剩下延迟了。
  • 延迟：
    • 浏览器阻塞（HOL Blocking）：浏览器会因为一些原因阻塞请求。浏览器对于同一个域名，同时只能有4个连接（可能根据不同的浏览器内核会有所差异），超过浏览器最大连接数限制 ，后续请求会被阻塞。
    • DNS查询（DNS Lookup）：浏览器需要知道目标服务器的IP才能建立连接。将域名解析为IP的这个系统就是DNS。这个通常可以利用DNS缓存结果来达到减少这个时间的目的。
    • 建立连接（Initial Connection）：HTTP是基于TCP协议的，浏览器最快也要在第三次握手时才能捎带HTTP请求报文，达到真正的建立连接，但是这些连接无法复用会导致每次请求都会经历三次握手和慢启动。三次握手在高延迟的场景下影响更加明显，慢启动则对文件类大请求影响更大。

HTTP1.0和HTTP1.1的一些区别

HTTP1.0最早在网页中使用是在1996年，那个时候只是使用在一些较为简单的网页上和网络请求上，而HTTP1.1则是在1999年才开始广泛应用与现在的各大浏览器网络请求中，同时HTTP1.1也是当前使用最为广泛的HTTP协议。主要区别在于：

  • 缓存处理：在HTTP1.0中主要使用header里的If-Modified-Since,Expires来做为缓存判断的标准，HTTP1.1则引入了更多的缓存控制策略例如Entity tag，If-Unmodified-Since, If-Match, If-None-Match等更多可供选择的缓存头来控制缓存策略。
  • 带宽优化以及网络连接的使用：HTTP1.0中，存在一些浪费带宽的现象，例如客户端只是需要某个对象的一部分，而服务器却将整个对象送过来了，并且不支持断点续传功能，HTTP1.1则在请求头引入了range头域，它允许只请求资源的某个部分，即返回码是206（Partial Content），这样就方便了开发者自由的选择以便于充分利用带宽和连接。
  • 错误通知的管理：在HTTP1.1中新增了24个错误状态响应码，如409（Conflict）表示请求的资源与资源的当前状态发生冲突；410（Gone）表示服务器上的某个资源被永久性的删除。
  • Host头处理：在HTTP1.0中认为每台服务器都绑定一个唯一的IP地址，因此，请求消息中的URL并没有传递主机名（hostname）。但随着虚拟主机技术的发展，在一台物理服务器上可以存在多个虚拟主机（Multi-homed Web Servers），并且它们共享一个IP地址。HTTP1.1的请求消息和响应消息都应支持Host头域，且请求消息中如果没有Host头域会报告一个错误（400 Bad Request）。
  • 长连接：HTTP 1.1支持长连接（PersistentConnection）和请求的流水线（Pipelining）处理，在一个TCP连接上可以传送多个HTTP请求和响应，减少了建立和关闭连接的消耗和延迟，在HTTP1.1中默认开启Connection： keep-alive，一定程度上弥补了HTTP1.0每次请求都要创建连接的缺点。

HTTP与HTTPS的一些区别

  • HTTPS协议需要到CA申请证书，一般需要交费。
  • HTTP协议运行在TCP之上，所有传输的内容都是明文，HTTPS运行在SSL/TLS之上，SSL/TLS运行在TCP之上，所有的传输内容都是经过加密的。
  • HTTP和HTTPS使用的是完全不同的连接方式，用的端口也不一样，前者是80，后者是443。
  • HTTPS可以有效的防止运营商劫持，解决了防劫持的一个大问题。

SPDY：HTTP1.x的优化

2012年google如一声惊雷提出了SPDY的方案，优化了HTTP1.X的请求延迟，解决了HTTP1.X的安全性，具体如下：

  • 降低延迟：针对HTTP高延迟的问题，SPDY优雅的采取了多路复用（multiplexing）。多路复用通过多个请求stream共享一个TCP连接的方式，解决了HOL Blocking的问题，降低了延迟的同时提高了带宽的利用率。
  • 请求优先级（request prioritization）：多路复用带来的一个新的问题是，在连接共享的基础之上有可能会导致关键请求被阻塞。SPDY允许给每个request设置优先级，这样重要的请求就会优先得到响应。例如浏览器加载首页，首页的HTML内容应当优先展示，之后才是各种静态资源文件，脚本文件等加载，这样可以保证用户能够第一时间看到网页内容。
  • header压缩：前面提到HTTP1.x的header很多时候都是重复多余的，选择合适的压缩算法可以减小包的大小和数量。
  • 基于HTTPS的加密协议传输：大大提高数据传输的可靠性。
  • 服务端推送（server push）：采用了SPDY的网页，例如我的网页有一个style.css的请求，在客户端接受到这个css文件的同时，服务端会讲style.js的文件推送给客户端，当客户端再次尝试获取style.js时，就可以直接从缓存中获取到，不用再发请求了。

SPDY构成图：

SPDY位于HTTP之下，TCP和SSL之上，这样可以轻松兼容老版本的HTTP协议（将HTTP1.x的内容封装成一种新的frame格式），同时可以使用已有的SSL功能。

HTTP2.0 性能惊人

HTTP/2: the Future of the Internet: https://http2.akamai.com/demo 是 Akamai 公司建立的一个官方的演示，用以说明 HTTP/2 相比于之前的 HTTP/1.1 在性能上的大幅度提升。 同时请求 379 张图片，从Load time 的对比可以看出 HTTP/2 在速度上的优势。

HTTP2.0 - SPDY的升级版

HTTP2.0可以说是SPDY的升级版，其实原本也是根据SPDY设计的，但是HTTP2.0和SPDY也有不同的地方；如下：

HTTP2.0 和 HTTP1.x相比的新特性

  • 新的二进制格式：HTTP1.x的解析是基于文本。基于文本协议的格式解析存在天然的缺陷，文本的表现形式有多样性，要做到健壮性考虑的场景必然很多，二进制则不同，只认1和0的组合。基于这种考虑HTTP2.0的协议解析决定采用二进制格式，实现方便且更加健壮。
  • 多路复用：即连接共享，每一个request都是用作连接共享机制的。一个request对应一个ID，这样一个连接上可以有多个request，每个request可以随机的混杂在一起，接收方可以根据request的ID将request再归属到各自不同的服务端请求里面。
  • header压缩：如上文所言，对前面提到过的HTTP1.x的header带有大量信息，而且每次都要重复发送，HTTP2.0使用encoder来减少需要传输的header大小，通讯双方各自缓存一份header fields列表，既避免了重读header的传输，又减小了需要传输的大小。
  • 服务端推送：通SPDY一样，HTTP2.0页具有serve push功能。

HTTP2.0的升级改造

前文说了HTTP2.0其实可以支持非HTTPS的，但是现在主流的浏览器像chrome，firefox表示还是只支持基于 TLS 部署的HTTP2.0协议，所以要想升级成HTTP2.0还是先升级HTTPS为好。

当你的网站已经升级HTTPS之后，那么升级HTTP2.0就简单很多，如果你使用NGINX，只要在配置文件中启动相应的协议就可以了，可以参考NGINX白皮书，NGINX配置HTTP2.0官方指南 https://www.nginx.com/blog/nginx-1-9-5/。

使用了HTTP2.0那么，原本的HTTP1.x怎么办，这个问题其实不用担心，HTTP2.0完全兼容HTTP1.x的语义，对于不支持HTTP2.0的浏览器，NGINX会自动向下兼容的。

HTTP2.0的多路复用和HTTP1.X中的长连接复用有什么区别？

  • HTTP/1 一次请求-响应，建立一个连接，用完关闭；每一个请求都要建立一个连接；
  • HTTP/1.1 Pipeling解决方式为，若干个请求排队串行化单线程处理，后面的请求等待前面请求的返回才能获得执行机会，一旦有某请求超时等，后续请求只能被阻塞，毫无办法，也就是人们常说的线头阻塞；
  • HTTP/2多个请求可同时在一个连接上并行执行。某个请求任务耗时严重，不会影响到其它连接的正常执行；

HTTP2.0多路复用有多好

HTTP性能优化的关键不在与高带宽，而是低延迟。TCP连接会随着时间进行自我调节，起初会限制连接的最大速度，如果数据传输成功，会随着时间的推移提高传输速度，这种调节则被称之为TCP慢启动。由于这种原因，让原本具有突发性和短时性的HTTP连接变得十分低效。

HTTP2.0通过让所有数据流公用同一个连接，可以更有效的使用TCP连接，让高带宽也能真正服务于HTTP的性能提升。

为什么需要头部压缩

假定一个页面有100个资源需要加载（这个数量对于今天的Web而言还是挺保守的）, 而每一次请求都有1kb的消息头（这同样也并不少见，因为Cookie和引用等东西的存在）, 则至少需要多消耗100kb来获取这些消息头。HTTP2.0可以维护一个字典，差量更新HTTP头部，大大降低因头部传输产生的流量。

具体参考：HTTP/2 头部压缩技术介绍

服务端推送是什么

服务端推送能把客户端所需要的资源伴随着index.html一起发送到客户端，省去了客户端重复请求的步骤。正因为没有发起请求，建立连接等操作，所以静态资源通过服务端推送的方式可以极大地提升速度。

普通客户端请求过程：

服务端推送过程：