HTTP/2 的改进

问题

HTTP/2 相比 HTTP/1.1 有哪些改进？

解答

HTTP/1.1 存在的问题

TCP 连接数限制

浏览器对同一域名最多只能同时创建 6~8 个 TCP 连接。为了突破限制，出现了域名分片技术（将资源放在不同子域名下），但这会带来额外的 DNS 查询、三次握手、慢启动等开销，占用更多 CPU 和内存，在移动端问题更明显。

线头阻塞（Head Of Line Blocking）

每个 TCP 连接同时只能处理一个请求-响应，浏览器按 FIFO 原则处理请求。如果前一个响应未返回，后续请求都会被阻塞。虽然出现了管线化（pipelining）技术，但存在诸多问题：第一个响应慢仍会阻塞后续响应、服务器需要缓存多个响应、中途断连需要重新处理多个请求，且需要客户端-代理-服务器都支持。

Header 冗余

每次请求的 Header 内容多且变化不大，没有压缩传输优化方案。

优化手段的副作用

为了减少请求数，需要合并文件、雪碧图、资源内联等优化，但这导致单个请求内容变大、延迟变高，且内嵌资源无法有效使用缓存。

明文传输

HTTP/1.1 明文传输存在安全隐患。

HTTP/2 的改进

二进制分帧层（Binary Framing Layer）

帧是数据传输的最小单位，使用二进制传输代替明文传输，原本的报文消息被划分为更小的数据帧。

多路复用（Multiplexing）

在一个 TCP 连接上可以不断发送帧，每帧通过 stream identifier 标识所属的流。接收方根据 stream identifier 拼接每个流的所有帧。

将 HTTP/1.1 的每个请求当作一个流，多个请求变成多个流，请求响应数据分成多个帧，不同流中的帧交错发送，实现了单连接上多请求-响应并行。这解决了线头阻塞问题，减少了 TCP 连接数量和慢启动造成的问题。HTTP/2 对同一域名只需创建一个连接。

服务端推送（Server Push）

服务器可以主动向浏览器推送与请求相关的资源，浏览器无需发起后续请求。相比 HTTP/1.1 资源内联的优势：

• 客户端可以缓存推送的资源
• 客户端可以拒收推送的资源
• 推送资源可以由不同页面共享
• 服务器可以按优先级推送资源

Header 压缩（HPACK）

使用 HPACK 算法压缩首部内容，减少传输数据量。

应用层重置连接

HTTP/1.1 通过设置 TCP segment 的 reset flag 来关闭连接，会直接断开连接。HTTP/2 引入 RST_STREAM 类型的帧，可以在不断开连接的前提下取消某个请求的流。

请求优先级

每个流都可以设置依赖（Dependency）和权重，按依赖树分配优先级，解决关键请求被阻塞的问题。

流量控制

每个流都有自己的流量窗口，可以限制对端发送数据。两端都必须告知对方剩余空间，在窗口扩大前，对端只能发送限定大小的数据。

HTTP/1.1 优化手段可以弃用

合并文件、内联资源、雪碧图、域名分片对 HTTP/2 来说不再必要。使用 HTTP/2 应尽可能将资源细粒化，文件分解得更散，不用担心请求数过多。

关键点

• 二进制分帧和多路复用实现单连接并行传输，解决线头阻塞和连接数限制
• 服务端推送允许主动推送资源，客户端可缓存、拒收或共享
• HPACK 算法压缩 Header，流量控制和优先级设置优化传输效率
• 应用层重置连接避免断开 TCP 连接的开销
• 资源细粒化成为最佳实践，无需合并文件和域名分片