…目录

HTTP/1.1消息是纯文本格式请求行、头部、正文。

人类可读但解析效率低且易出错。

◦

HTTP/2在应用层HTTP和传输层TCP之间引入了一个二进制分帧层。

HTTP消息请求和响应被分解为更小的、格式化的二进制帧HEADERS帧、DATA帧等然后发送。

接收端再将帧重组为完整的消息。

这使得解析更高效、更健壮并为多路复用等特性奠定了基础。

多路复用

HTTP/1.1

队头阻塞在单个TCP连接上请求必须按发出顺序得到响应。

如果一个请求处理缓慢如大文件下载后面的所有请求都会被阻塞即使它们处理的资源已经准备好了。

▪

连接数限制浏览器为了解决队头阻塞和提升并行度会为同一个域名打开多个TCP连接通常是6-8个。

但这增***务器和网络资源消耗内存、CPU、端口、慢启动、竞争带宽并且在达到限制后仍可能排队。

HTTP/2

流与帧HTTP/2引入了“流”的概念。

每个请求/响应对在一个独立的流中进行。

流被赋予唯一的ID。

消息被拆分为帧后不同流的帧可以在同一个TCP连接上交错发送和接收。

▪

消除应用层队头阻塞即使一个流的响应被延迟如等待数据库查询该阻塞只影响这一个流其他流的帧可以继续传输。

因此慢响应不会阻塞整个连接。

这大大提高了连接的利用率和并发效率。

头部压缩

等字段在每个请求中重复发送且未经压缩。

头部大小可能超过几百字节甚至几千字节造成显著开销尤其对大量小文件请求影响很大。

◦

HTTP/2使用

维护客户端和服务端共享的头部字段表常用的头部字段如:method:

GET

/index.html可以只发送一个索引号代替完整字符串。

即使是动态变化的头部如

60%-90%对降低延迟尤其是高延迟网络和提高带宽利用率非常有效。

服务器推送

HTTP/1.1服务器只能被动响应客户端的请求。

客户端必须解析

CSS、JS、图像然后再发送新的请求去获取它们。

这增加了额外的网络往返RTT。

◦

HTTP/2服务器可以在客户端明确请求之前主动将资源“推送”给客户端。

例如当服务器收到对

index.html

所必需的。

客户端可以将这些推送的资源存储到缓存中。

当它后续需要这些资源时缓存中已经有了节省了请求时间。

推送是提前获取资源的一种方法。

流优先级

CSS

HTTP/2允许客户端在发起请求时为流指定优先级和权重依赖关系树。

服务器可以利用这些信息优先处理和传输优先级高的流的帧如关键

CSS然后再传输低优先级的流如图像。

这有助于优化内容的渲染顺序提升用户体验感知性能。

加密要求

HTTP明文或

HTTPS。

这既提高了安全性也简化了协议部署避免了中间代理修改流量带来的问题。

HTTP/1.1

是一个成熟的、广泛部署的基础协议但它的文本格式、队头阻塞和缺乏压缩等问题限制了其性能。

HTTP/2

通过引入二进制分帧、强制多路复用、高效头部压缩、服务器推送和优先级控制从根本上解决了

HTTP/1.1

的性能瓶颈。

它在单一连接上实现高效并行显著减少了延迟提高了网络带宽的利用率从而大大加快了现代复杂网页的加载速度。

同时主流浏览器要求在

HTTPS

--dependencygroupIdorg.springframework.boot/groupIdartifactIdspring-boot-starter-web/artifactIdversion2.7.18/version/dependency!--

HTTP/2

--dependencygroupIdorg.apache.tomcat.embed/groupIdartifactIdtomcat-embed-core/artifactIdversion9.0.85/version/dependencydependencygroupIdorg.apache.tomcat/groupIdartifactIdtomcat-coyote/artifactIdversion9.0.85/version/dependency

/dependencies2.

classpath:http2-demo.p12key-store-password:

PKCS12key-alias:

org.springframework.boot.SpringApplication;

import

org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

import

org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;

import

org.springframework.web.bind.annotation.RestController;SpringBootApplication

public

{SpringApplication.run(Http2ServerApplication.class,

args);System.out.println(HTTP/2

Server

https://localhost:8443);}RestControllerstatic

class

Server!;}GetMapping(/data)public

String

System.currentTimeMillis();}GetMapping(/push-resource)public

String

Content;}GetMapping(/stream)public

FluxString

Flux.interval(Duration.ofMillis(500)).map(tick

Stream

org.apache.coyote.http2.Http2Protocol;

import

org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatConnectorCustomizer;

import

org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatServletWebServerFactory;

import

org.springframework.boot.web.server.WebServerFactoryCustomizer;

import

org.springframework.context.annotation.Bean;

import

org.springframework.context.annotation.Configuration;Configuration

public

WebServerFactoryCustomizerTomcatServletWebServerFactory

tomcatCustomizer()

factory.addConnectorCustomizers(connector

{connector.addUpgradeProtocol(new

客户端

java.util.concurrent.CompletableFuture;

import

javax.net.ssl.SSLContext;public

class

https://localhost:8443/data;public

static

演示HTTP/2并发请求concurrentRequests();//

演示HTTP/2服务端推送testServerPush();//

演示HTTP/2流式响应streamResponse();}private

static

HttpRequest.newBuilder().uri(URI.create(SERVER_URL)).GET().timeout(Duration.ofSeconds(10)).build();HttpResponseString

response

HttpResponse.BodyHandlers.ofString());System.out.println(\n

单次请求结果

);printResponse(response);}private

static

createHttpClient();ListCompletableFutureVoid

futures

ArrayList();System.out.println(\n

并发请求

HttpRequest.newBuilder().uri(URI.create(SERVER_URL

?req

requestId)).GET().build();HttpResponseString

response

HttpResponse.BodyHandlers.ofString());System.out.printf([%s]

完成:

{e.printStackTrace();}});futures.add(future);}//

等待所有请求完成CompletableFuture.allOf(futures.toArray(new

CompletableFuture[0])).join();System.out.println(所有并发请求完成);}private

static

HttpRequest.newBuilder().uri(URI.create(https://localhost:8443)).GET().build();//

pushFuture

HttpResponse.BodyHandlers.ofString(),//

pushRequest)

CompletableFuture.completedFuture(HttpResponse.BodyHandlers.ofString());}).thenApply(pushResponse

服务端推送测试

);printResponse(pushResponse);return

null;});pushFuture.join();}private

static

HttpRequest.newBuilder().uri(URI.create(https://localhost:8443/stream)).GET().build();System.out.println(\n

流式响应

HttpResponse.BodyHandlers.ofLines()).thenAccept(response

{response.body().limit(5).forEach(line

static

HttpClient.newBuilder().version(HttpClient.Version.HTTP_2)

强制使用HTTP/2.sslContext(insecureContext())

忽略证书验证

(测试用).followRedirects(HttpClient.Redirect.NORMAL).build();}private

static

response.version());System.out.println(状态码:

response.statusCode());System.out.println(响应头:

);response.headers().map().forEach((k,

System.out.println(

java.security.KeyStore.getInstance(PKCS12);ks.load(null,

null);javax.net.ssl.TrustManagerFactory

tmf

javax.net.ssl.TrustManagerFactory.getInstance(PKIX);tmf.init(ks);javax.net.ssl.TrustManager[]

trustManagers

tmf.getTrustManagers();SSLContext

SSLContext.getInstance(TLS);sc.init(null,

trustManagers,

返回服务器推送事件流支持HTTP/2服务端推送使用Tomcat

HTTP/2实现

发送单个HTTP/2请求concurrentRequests():

发送10个并发请求展示HTTP/2多路复用testServerPush():

处理流式响应

https://localhost:8443/push-resource

服务端推送测试

的核心特性包括二进制分帧、多路复用、服务端推送和流式响应展示了与

HTTP/1.1