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、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，我们不再会担心由带宽而影响网速，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(浏览器内核不同可能会有所差异)，超过浏览器最大连接数限制，后续请求就会被阻塞。
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。可以利用DNS缓存来减少时间的目的。
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经历三次握手和慢启动。三次握手在高延迟的场景下影响较明显，慢启动则对文件类大请求影响较大。

HTTP 1.0

HTTP1.0最早在网页中使用是在1996年，那个时候只是使用一些较为简单的网页上和网络请求上。

特点：

1.0 的HTTP版本，是一种无状态、无连接的应用层协议。HTTP 1.0 规定浏览器和服务器保持短暂的连接。

浏览器每次请求都需要与服务器建立一个TCP连接，服务器处理完以后立即断开TCP连接(无连接)，服务器不跟踪每个客户端，也不记录过去的请求(无状态)。

这种无状态可以借助cookie/session机制来做身份认证和状态记录。

存在的问题：

无法复用连接，每次发送请求，都需要进行一次TCP连接，而TCP的连接释放过程又是比较费事的。这种无连接的特性会使得网络的利用率变低。
队头阻塞(head of line blocking)，由于HTTP1.0规定下一个请求必须在前一个请求响应到达之前才能发送，假设前一个请求响应一直不到达，那么下一个请求就不发送，后面的请求就阻塞了。
不支持断点续传，也就是说，每次都会传送全部的页面和数据。

HTTP 1.1

HTTP1.1在1999年才开始广泛应用于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。

特点：

缓存处理：在HTTP1.0主要使用header里的If-Modified-Since，Expires作为缓存的判断标准，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。

SPDY

其实 SPDY 并不是新的一种协议，而是在 HTTP 之前做了一层会话层。
在这里插入图片描述

SPDY（读作“SPeeDY”）是Google开发的基于TCP的会话层 [1] 协议，用以最小化网络延迟，提升网络速度，优化用户的网络使用体验。
SPDY并不是一种用于替代HTTP的协议，而是对HTTP协议的增强。
新协议的功能包括数据流的多路复用、请求优先级以及HTTP报头压缩。谷歌表示，引入SPDY协议后，在实验室测试中页面加载速度比原先快64%。

原理：

在SSL层上增加一个SPDY会话层，以在一个TCP连接中实现并发流。
通常的HTTP GET和POST格式仍然是一样的；然而SPDY为编码和传输数据设计了一个新的帧格式。
流是双向的，可以在客户端和服务器端启动。
SPDY旨在通过基本（始终启用）和高级（可选启用）功能实现更低的延迟。

具体技术目标：

单个TCP连接支持并发的HTTP请求。
压缩报头和去掉不必要的头部来减少当前HTTP使用的带宽。
定义一个容易实现，在服务器端高效率的协议。通过减少边缘情况、定义易解析的消息格式来减少HTTP的复杂性。
强制使用SSL，让SSL协议在现存的网络设施下有更好的安全性和兼容性。
允许服务器在需要时发起对客户端的连接并推送数据。

特征：

复用流：SPDY允许在一个连接上无限制并发流。因为请求在一个通道上，TCP效率更高：更少的网络连接，发出更少更密集的数据包。
请求优先级：虽然无限的并发流解决了序列化的问题，但他们引入了另一个问题：如果带宽通道受限制，
客户端可能会因防止堵塞通道而阻止请求。为了克服这个问题，SPDY实行请求优先级：客户端从服务器端请求它希望的项目数量，并为每个请求分配一个优先级。这可以防止在网络通道被非关键资源堵塞时，高优先级的请求被挂起。
HTTP报头压缩：SPDY压缩请求和响应HTTP报头，从而减少传输的数据包数量和字节数。
基于HTTPS的加密协议传输，大大提高了传输数据的可靠性。

HTTP 2.0

时间来到 2015 年，HTTP/2.0 问世。

HTTP2.0可以说是SPDY的升级版（其实原本也是基于SPDY设计的）。但是，HTTP2.0 跟 SPDY 仍有不同的地方，如下：

HTTP2.0 支持明文 HTTP 传输，而 SPDY 强制使用 HTTPS
HTTP2.0 消息头的压缩算法采用 HPACK http://http2.github.io/http2-spec/compression.html，而非 SPDY 采用的DEFLATE http://zh.wikipedia.org/wiki/DEFLATE

特点：

1 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0和1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，实现方便且健壮。

2 多路复用

即连接共享，即每一个request都是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，每个连接的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。
HTTP2.0使用了多路复用的技术，做到同一个连接并发处理多个请求，而且并发请求的数量比HTTP1.1大了好几个数量级。HTTP1.1也可以多建立几个TCP连接，来支持处理更多并发的请求，但是创建TCP连接本身也是有开销的。

在这里插入图片描述
3 头部数据压缩

在HTTP1.X中，头部元数据都是以纯文本的形式发送的，通常会给每个请求增加500-8000字节的负荷。比如cookie，默认情况下，浏览器会在每次请求的时候，把cookie附在header上面发给服务器。
HTTP2.0使用encoder来减少需要传输的header大小，通讯双方各自cache一份header_files表，既避免重复header的传输，又减少了需要传输的大小。
高效的压缩算法可以很大的压缩header，减少发送包的数量从而降低延迟。

4 服务器推送

服务端推送是一种在客户端请求之前发送数据的机制。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。
网页使用了许多资源：HTML、样式表、脚本、图片等等。在HTTP1.1中这些资源每一个都必须明确地请求。这是一个很慢的过程。浏览器从获取HTML开始，然后在它解析和评估页面的时候，增量地获取更多的资源。因为服务器必须等待浏览器做每一个请求，网络经常是空闲的和未充分使用的。
为了改善延迟，HTTP2.0引入了server push，它允许服务端推送资源给浏览器，在浏览器明确地请求之前，免得客户端再次创建连接发送请求到服务器端获取。这样客户端可以直接从本地加载这些资源，不用再通过网络。