[网络协议]HTTP工作原理，请求/响应格式，状态码，Cookie，Cache总结

HTTP协议

HTTP协议概述

HTTP是客户端(用户)与服务器(网站)请求应答的标准。
HTTP假定其下层协议提供可靠的传输.
通常HTTP客户端发起一个请求，创建一个到服务器指定端口的TCP连接。HTTP服务器则在那个端口监听客户端的请求。一旦收到请求，服务器会向客户端返回一个状态，比如"HTTP/1.1 200 ok"，以及返回的内容，如请求的文件、错误信息或者其他信息。

HTTP工作原理

HTTP协议采用了请求/响应模式。客户端发送一个请求报文，请求报文包含请求的方法、URL、协议版本、请求头部和请求数据。服务器以一个状态行作为响应，响应的内容包括协议的版本、成功或者错误代码、服务器信息、响应头部和响应数据。

HTTP请求/响应步骤

1. 客户端连接到Web服务器
   一个HTTP客户端，通常是浏览器，与Web服务器的HTTP端口（默认为80）建立一个TCP socket连接。例如，http://www.baidu.com。

2. 发送HTTP请求
   通过TCP socket，客户端向Web服务器发送一个文本的请求报文，一个请求报文由请求行、请求头部、空行和请求数据4部分组成。

3. 服务器接受请求并返回HTTP响应
   Web服务器解析请求，定位请求资源。服务器将资源复本写到TCP套接字，由客户端读取。一个响应由状态行、响应头部、空行和响应数据4部分组成。

4. 释放连接TCP连接
   若connection 模式为close，则服务器主动关闭TCP连接，客户端被动关闭连接，释放TCP连接;若connection 模式为keepalive，则该连接会保持一段时间，在该时间内可以继续接收请求;

5. 客户端浏览器解析HTML内容
   客户端浏览器首先解析状态行，查看表明请求是否成功的状态代码。然后解析每一个响应头，响应头告知以下为若干字节的HTML文档和文档的字符集。客户端浏览器读取响应数据HTML，根据HTML的语法对其进行格式化，并在浏览器窗口中显示。

在浏览器地址栏键入URL，按下回车之后会经历以下流程：

1. 浏览器向DNS服务器请求解析该URL中的域名所对应的IP地址;
2. 请求IP的过程会先搜索本地缓存是否加载过这些数据，依次查询浏览器缓存、系统缓存、路由器缓存;
3. 都没找到的话，就开始DNS解析过程，解析过程是的采用迭代查询，依次按照ISP(运营商)DNS缓存、根域名服务器、顶级域名服务器、主域名服务器的顺序，逐步读取缓存，直到拿到IP地址;
4. 解析完IP地址后，根据IP和端口号和服务器建立TCP连接;
5. TCP连接建立过程就是三次握手，首先客户端向处于监听状态的服务器发送代表同步的一报文数据，其中syn=1，发送完成后进入同步已发送状态，服务器收到响应后发送SYN+ACK数据，进入同步已接受状态；客户端接收到响应后，再发送ACK数据进入连接已建立状态。这时三次握手就完成了。
6. 浏览器发出读取文件的http请求报文;服务器收到后发送http响应报文
7. 浏览器接收到HTTP响应报文后，会取出主体部分，进行渲染和显示。

HTTP请求格式（请求协议）

URL中包含：/index?a=1&b=2；路径和参数都在这里。

HTTP响应格式

和请求和响应格式都是由请求/响应行、请求/响应头、请求数据/响应正文三部分组成。
不同的是，请求格式中请求行是由请求方法，url，协议版本组成
而，响应行是由协议版本，状态码，状态码描述组成

常见的状态码

状态码的第一个数字代表当前响应的类型：

• 1xx消息–请求已被服务器接收，继续处理。
• 2xx成功–请求已成功的被服务器接收、理解并接受
• 3xx重定向–需要后续的操作才能完成这一请求
• 4xx请求错误–请求含有词法错误或者无法被执行
• 5xx服务器错误–服务器在处理某个正确请求时发送错误

HTTP请求方法

HTTP/1.1协议中共定义了八种方法（也叫“动作”）来以不同方式操作指定的资源：

GET和POST的比较

GET 和 POST 只是 HTTP 协议中两种请求方式，而 HTTP 协议是基于 TCP/IP 的应用层协议，无论 GET 还是 POST，用的都是同一个传输层协议，所以在传输上，没有区别。

GET

GET请求的数据会附在URL后面以?号分割URL和传输数据，参数之间以&相连。对于某些数据需要进行转换。

GET主要用于信息获取，并不会修改服务器数据是幂等的。

由于GET请求是附在URL后面，所以一般是具有长度限制的，但是这并不是http协议的限制，主要是由于浏览器和服务器共同决定的。

GET请求会被浏览器主动cache，而POST不会，除非手动设置。

POST

POST 表示可能修改服务器上的资源的请求，所以不是幂等的。
POST把提交的数据包放置在HTTP的包体中。
POST不会被主动cache，除非手动设置。

GET一定放URL，POST一定放BODY吗？

这些都是约定好的并不是硬性要求，如果非要把get请求的参数放到http包体当中，post请求放到url上也可以，只要在服务器端做好支持就行。

POST方法比GET方法安全

由于GET方法直接将请求数据放到了URL上，所以相对而言POST方法更加安全些。
但是本质上http都是明文传输的，都容易被抓包获取，所以这一点点安全性的区别基本上没什么影响。
想要安全传输就只有加密的传输，也就是https。
因此只能说GET比POST更不安全。

POST 方法会产生两个 TCP 数据包？

之前知乎上有一篇博客名为99%的人都理解错了HTTP中GET与POST的区别引起了很大的讨论，POST请求是否真的一定是发送2个TCP数据包，将HEADER和BODY分开发送的呢？

随后的一篇博客听说『99% 的人都理解错了 HTTP 中 GET 与 POST 的区别』？？仔细趴了一下这个问题。

首先结论是错误的，并不是POST一定发送两个TCP数据包。HTTP 协议中没有明确说明 POST 会产生两个 TCP 数据包，并且实际测试(Chrome)发现，POST请求的header 和 body 也没有分开发送。因此，header 和 body 分开发送是部分浏览器或框架的请求方法，不属于 post 必然行为。

Cookie

为什么要用cookie

由于http本身是无状态保存的，即无状态协议(stateless)。http协议自身不对请求和响应之间的通信状态进行保存。也就是说在HTTP这个 级别,协议对于发送过的请求或响应都不做持久化处理。这种设计是为了能更快的处理大量事务，确保协议的可伸缩性。但是，这种设计带来了一个问题。比如，用户登录功能，登录之后跳转到其他界面也需要保持登录状态。对于这种情况，服务器端需要能分辨出这是谁发送的请求，需要保存用户信息。而HTTP/1.1虽然是stateless的，但是为了实现期望的功能，引入了Cookie技术来管理状态。

什么是cookie

Cookie实际上是一段文本信息(key-vakue格式)。客户端向服务器发起请求，如果服务器需要记录该用户状态，就在response中头部添加Set-Cookie向客户端颁发一个Cookie。客户端浏览器会把Cookie保存起来。当浏览器再请求该网站时，会把Cookie添加到请求头一同提交给服务器。服务器通过检查Cookie来辨认用户状态。

Cookie机制

当用户第一次访问并登录一个网站时，Cookie的设置和发送会经过如下四个步骤：

1. 客户端向服务器发送请求；
2. 服务器发送一个HttpResponse响应到客户端，其中包括Set-Cookie的头部；
3. 客户端保存Cookie，之后向服务器发送请求会包含一个Cookie头部；
4. 服务器返回响应数据。
   
   进行代码测试，看是否设置服务器颁发好Cookie后，客户端下次请求是否带Cookie
   新建个JavaWeb工程，在其中写个doGet方法

    public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException {
        response.setContentType("text/html");
        Cookie cookie = new Cookie("mcrwayfun",System.currentTimeMillis()+"");
        //设置生命周期
        cookie.setMaxAge(Integer.MAX_VALUE);
        response.addCookie(cookie);
    }

可以看到，cookie已经成功的设置好了，并且Request Headers中也带有设置好的Cookie

Cookie的属性项

Expires

该属性用来设置Cookie的有效期。Cookie中的maxAge用来表示该属性，单位为秒。Cookie中通过getMaxAge()和setMaxAge(int maxAge)来读写该属性。maxAge有3种值，分别为正数，负数和0。

浏览器会将正数的Cookie持久化保存(写入到文件中)。只要在有效时间以前都将有效
当maxAge为负时，表示是一个临时Cookie，不会被持久化，仅在本浏览器窗口或者本窗口打开的子窗口中有效，关闭浏览器后该Cookie立即失效。
当maxAge为0时，表示立即删除Cookie

修改或删除Cookie

HttpServletResponse提供的Cookie操作只有一个addCookie(Cookie cookie)，所以需要删除或修改的话只能覆盖。

值得注意的是，从客户端读取Cookie时，包括maxAge在内的其他属性都是不可读的，也不会被提交。浏览器提交Cookie时只会提交name和value属性。这些不被提交的属性主要是用于客户端自己判断，没必要再提交给服务器。

Cookie的域名

Cookie是不能跨域名的，隐私安全机制禁止网站非法的获取其他网站的Cookie。

正常情况下，同一个一级域名下的两个二级域名也不能交互使用Cookie，比如test1.mcrwayfun.com和test2.mcrwayfun.com，因为二者的域名不完全相同。如果想要mcrwayfun.com名下的二级域名都可以使用该Cookie，需要设置Cookie的domain参数为**.mcrwayfun.com**，这样使用test1.mcrwayfun.com和test2.mcrwayfun.com就能访问同一个cookie

一级域名又称为顶级域名，一般由字符串+后缀组成。熟悉的一级域名有baidu.com，qq.com。com，cn，net等均是常见的后缀。
二级域名是在一级域名下衍生的，比如有个一级域名为mcrfun.com，则blog.mcrfun.com和www.mcrfun.com均是其衍生出来的二级域名。

Cookie的路径

path属性决定允许访问Cookie的路径。比如，设置为"/"表示允许所有路径都可以使用Cookie

Cache

为什么要用Cache

当网络中存在大量用户通过请求的方式获取资源时，大量的请求往返于客户端和服务器之间，使得资源的可用时间已经浏览器可处理他们的时间都有了延时。这种情况下，通过建立缓存(cache)来重用已获取的资源是优化前端性能的一个关键点。

什么是缓存，缓存的优点

缓存就是将已经请求到的内容放到一个就近的仓库存放起来，下次请求可以不向服务器请求，而是直接从缓存仓库里面提取。

Web缓存主要有一下几个优势

• 减少网络延时，加快页面响应速度，增强用户体验
• 减少网络带宽的消耗
• 减轻服务器的压力

Web缓存的种类

http中的Cache机制

1. 当新资源第一次被访问时，响应头携带了对当前资源的描述信息

• 最后修改时间：last-modified

• 资源状态唯一标识符: etag

• 资源在客户端缓存过期时间：Expires

  同时浏览器会将资源缓存到Cache目录，并保存文件描述信息。

2. 当客户端第二次请求资源时，会先检查cache目录中是否含有该资源，如果有，并且还没到Expires设置的时间，
   即文件还没有过期，那么此时客户端将直接从Cache目录中读取文件，而不再发送请求。
3. 如果资源已经过期，客户端会发送一次http请求到服务器，同时在header携带上次修改的时间：

If-Modified-Since Fri, 10 Sep 2021 03:44:21 GMT
If-None-Match "8fb8b-14-4794674acdcc0"

web服务器接收到请求后，会解析header的信息，如果该资源从上次时间到现在都没有修改或者Etag信息没变化，则返回304状态码(即只返回头部信息，不包含具体响应数据，这是因为服务器认为请求数据未修改)。
这样，就能够很大程度上减少网络带宽以及提升用户的浏览器体验。
当然，如果服务器经过匹配发现文件修改过了，就会将文件资源返回，并带上新文件状态信息。

基本参数

Expires:文件在本地缓存的过期时间，如果客户端发现缓存中的文件没有过期，则不发送请求
Cache-Control:Cache-Control指定请求和响应遵循的缓存机制。
请求的缓存指令包括
no-cache,no-store,max-age,max-stale,min-fresh,only-if-cached
响应消息中的指令包括
public,private,no-cache,no-store,no-transform,must-revalidate,proxy-revalidate,max-age

参考博客

HTTP协议超级详解

GET 和 POST 的区别

浅谈HTTP中Get与Post的区别

听说『99% 的人都理解错了 HTTP 中 GET 与 POST 的区别』？？

99%的人都理解错了HTTP中GET与POST的区别

深入理解Cookie

深入理解HTTP Cache（HTTP Caching译文+理解）

HTTP请求的缓存（Cache）机制