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HTTP 协议 ​

HTTP (HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议) 是互联网上应用最广泛的一种网络协议，是构建万维网（World Wide Web）数据通信的基础。它是一个客户端（通常是浏览器）和服务器端（通常是网站）之间请求和应答的标准。

1. 核心特点 ​

  1. 简单快速：客户端向服务器请求服务时，只需传送请求方法和路径。由于 HTTP 协议简单，使得 HTTP 服务器的程序规模小，因而通信速度很快。
  2. 灵活：HTTP 允许传输任意类型的数据对象。正在传输的类型由 Content-Type 加以标记。
  3. 无连接：无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。（HTTP/1.1 后支持持久连接）。
  4. 无状态 (Stateless)：HTTP 协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传。这也使得服务器不需要先前的信息，可以更快地响应。为了解决这个问题，Web 应用通常使用 Cookies 和 Sessions 来维持状态。

2. HTTP 报文结构 (Message Structure) ​

HTTP 报文是服务器和客户端之间交换数据的方式，分为两种：请求报文 (Request Message) 和 响应报文 (Response Message)。

2.1 请求报文 ​

由客户端发送给服务器。

http
<Method> <Request-URI> <HTTP-Version>  (请求行)
<Headers>                             (请求头)
<CRLF>                                (空行)
<Request-Body>                        (请求正文)
  • 请求行 (Request Line)：
    • Method: 请求方法，如 GET、POST。
    • Request-URI: 请求的资源标识符（URL）。
    • HTTP-Version: 协议版本，如 HTTP/1.1。
    • 示例: GET /index.html HTTP/1.1
  • 请求头 (Headers)：用键值对的形式，向服务器传递客户端的信息、请求的附加信息等。
    • 示例: Host: www.example.com, User-Agent: Chrome/90.0...
  • 空行 (CRLF)：一个回车换行符，用于分隔请求头和请求正文。
  • 请求正文 (Body)：可选。当使用 POST, PUT 等方法时，客户端要发送给服务器的数据。

2.2 响应报文 ​

由服务器返回给客户端。

http
<HTTP-Version> <Status-Code> <Reason-Phrase>  (状态行)
<Headers>                                     (响应头)
<CRLF>                                        (空行)
<Response-Body>                               (响应正文)
  • 状态行 (Status Line)：
    • HTTP-Version: 协议版本。
    • Status-Code: 状态码，如 200、404。
    • Reason-Phrase: 对状态码的简短文本描述，如 OK、Not Found。
    • 示例: HTTP/1.1 200 OK
  • 响应头 (Headers)：用键值对的形式，传递服务器自身的信息、对响应的附加信息。
    • 示例: Content-Type: text/html, Content-Length: 1234
  • 空行 (CRLF)：分隔响应头和响应正文。
  • 响应正文 (Body)：服务器返回给客户端的实际数据，如 HTML 页面、JSON 数据、图片等。

3. HTTP 请求方法 (Methods) ​

HTTP 定义了一组请求方法，以表明要对给定资源执行的操作。

方法描述特性
GET获取资源。安全、幂等、可缓存
POST提交数据，导致服务器状态的改变或副作用（如创建新资源）。不安全、不幂等、不可缓存
PUT替换目标资源的所有当前表示。不安全、幂等
DELETE删除指定的资源。不安全、幂等
PATCH对资源进行部分修改。不安全、不幂等
HEAD与GET方法相同，但服务器在响应中只返回头部，不返回实体部分。用于检查资源是否存在或获取元数据。安全、幂等、可缓存
OPTIONS返回服务器针对特定资源所支持的 HTTP 请求方法。安全、幂等
  • 安全性 (Safe): 指该操作不会改变服务器的状态（只读）。
  • 幂等性 (Idempotent): 指多次执行同样的操作，产生的影响是相同的。

4. HTTP 状态码 (Status Codes) ​

状态码由三位数字构成，第一个数字定义了响应的类别。

分类类别描述
1xx信息性 (Informational)表示请求已接收，继续处理。
2xx成功 (Success)表示请求已被成功接收、理解、接受。
3xx重定向 (Redirection)要完成请求，需要采取进一步操作。
4xx客户端错误 (Client Error)请求有语法错误或请求无法实现。
5xx服务器错误 (Server Error)服务器未能实现合法的请求。

常见状态码：

状态码含义
200 OK请求成功。
201 Created请求成功并且服务器创建了新的资源。
301 Moved Permanently永久重定向，请求的资源已永久移动到新位置。
302 Found临时重定向。
400 Bad Request客户端请求有语法错误，不能被服务器理解。
401 Unauthorized请求未经授权，需要用户验证。
403 Forbidden服务器收到请求，但是拒绝提供服务。（权限不足）
404 Not Found请求的资源不存在。
500 Internal Server Error服务器内部发生了不可预期的错误。
502 Bad Gateway作为网关或代理的服务器，从上游服务器收到无效响应。
503 Service Unavailable服务器当前不能处理请求（由于超载或停机维护）。

5. 常见问题 (FAQ) ​

5.1 HTTP 和 HTTPS 有什么区别？ ​

主要区别在于安全性。

  • HTTP: 超文本传输协议，数据以明文方式发送，不安全。默认端口 80。
  • HTTPS: 安全套接字层超文本传输协议（HTTP over SSL/TLS），可以理解为“HTTP 的安全版”。它在 HTTP 之下增加了 SSL/TLS 协议层，对所有数据进行加密传输，确保了数据的机密性、完整性和身份验证。默认端口 443。

5.2 HTTP 是无状态的，那网站如何“记住”我？(Cookies 和 Sessions) ​

通过 Cookies 和 Sessions 技术。

  1. 服务器创建 Session: 当你第一次访问网站（如登录），服务器会为你创建一个唯一的 Session ID，并把你的登录状态等信息存储在服务器上与这个 ID 关联。
  2. 服务器下发 Cookie: 服务器通过响应头中的 Set-Cookie，将这个 Session ID 发送给你的浏览器。
  3. 浏览器存储 Cookie: 浏览器会自动存储这个 Cookie（包含 Session ID）。
  4. 后续请求携带 Cookie: 之后你对该网站的每一次请求，浏览器都会自动通过 Cookie 请求头，把这个 Session ID 带上。
  5. 服务器验证状态: 服务器收到请求后，从 Cookie 中读取 Session ID，找到对应的 Session 数据，就知道你是谁、你的登录状态如何了。

5.3 GET 和 POST 请求有什么主要区别？ ​

这是面试高频题。

特性GETPOST
数据位置参数附加在 URL 后面，以 ? 分隔。数据放在请求正文（Request Body）中。
安全性不安全，因为数据暴露在 URL 中。相对安全，数据不会显示在 URL 中。
幂等性幂等。不幂等，多次提交会创建多个资源。
可缓存可被浏览器缓存。默认不可缓存。
数据大小URL 长度有限制（不同浏览器和服务器限制不同）。理论上无限制。
用途通常用于获取或查询数据。通常用于提交或创建数据。

5.4 什么是 RESTful API？它和 HTTP 是什么关系？ ​

  • REST (Representational State Transfer) 是一种软件架构风格，不是一种协议。它提倡用一种清晰、统一的方式来设计网络应用。RESTful API 就是遵循 REST 风格设计的 API。
  • 关系：REST 利用 HTTP 协议来工作。它充分利用了 HTTP 的方法（GET, POST, PUT, DELETE）来表达对资源的增删改查 (CRUD) 操作，使得 API 具有清晰的语义。
    • GET /users：获取用户列表
    • POST /users：创建一个新用户
    • PUT /users/123：替换 ID 为 123 的用户信息
    • DELETE /users/123：删除 ID 为 123 的用户

5.5 HTTP/1.0, HTTP/1.1, HTTP/2, HTTP/3 的主要区别是什么？ ​

这是一个不断演进的过程，旨在让 Web 更快。

  • HTTP/1.0 (1996): 最基础的版本，每个 TCP 连接只能发送一个请求，完成后立即关闭。
  • HTTP/1.1 (1999): 引入了持久连接 (Keep-Alive)，一个 TCP 连接可以复用发送多个请求，避免了频繁建连的开销。但存在队头阻塞 (Head-of-line blocking) 问题，即一个请求阻塞了，后续请求必须等待。
  • HTTP/2 (2015): 这是一个重大升级。
    • 二进制协议: 不再是纯文本，解析效率更高。
    • 多路复用 (Multiplexing): 在一个 TCP 连接上，可以同时发送和接收多个请求/响应，彻底解决了队头阻塞问题。
    • 头部压缩 (HPACK): 压缩请求和响应的头部，减少传输体积。
  • HTTP/3 (2022): 更进一步的革命。
    • 基于 QUIC 协议: QUIC 是基于 UDP 的，而不是 TCP。
    • 解决了传输层队头阻塞: HTTP/2 只解决了应用层的队头阻塞，但如果底层 TCP 发生丢包，整个连接还是会卡住。QUIC 在 UDP 之上实现了可靠传输，一个流的丢包不会影响其他流，解决了这个问题。