Java学习第一百二十一部分——HTTP

目录

一、前言简介

二、核心特性

三、通信基础结构

四、关键组件详解

五、性能演进——版本对比

六、开发者建议  

七、总结归纳

一、前言简介

       HTTP（“H”yper“t”ext “T”ransfer “P”rotocol，超文本传输协议）是互联网上应用最广泛的应用层协议，用于在客户端（如浏览器）和服务器之间传输超文本（如网页）及其他资源。

二、核心特性

1. 无状态协议 (Stateless) 

  • 每个请求独立处理，服务器不保存客户端之前的请求状态。  

  • 解决方案：使用 Cookies、Session 或 Token 维持会话状态（如登录态）。

2. 请求-响应模型 (Request-Response) 

  • 客户端发起请求 → 服务器返回响应（含状态码、头、数据）。

3. 基于文本的协议 (早期)

  • HTTP/1.x 使用明文传输请求头和数据（可读性强，但效率低）。  

  • HTTP/2+ 改用二进制分帧提升性能。

4. 可扩展性  

  • 支持自定义请求头（如 `Authorization: Bearer token`）和响应头。

三、通信基础结构

[客户端 Client]------>发送HTTP请求------>[服务器 Server]

[服务器 Server]------>返回HTTP响应------>[客户端 Client]

请求组成：

  • 请求行（方法 + URL + HTTP版本，如 `GET /index.html HTTP/1.1`）  

  • 请求头（元数据，如 `User-Agent`, `Accept-Language`）  

  • 请求体（可选，如 POST 提交的表单数据）

响应组成：

  • 状态行（版本 + 状态码 + 描述，如 `HTTP/1.1 200 OK`）  

  • 响应头（元数据，如 `Content-Type: text/html`）  

  • 响应体（资源数据，如 HTML 内容）

四、关键组件详解

1. URL（统一资源定位符） 

  • 格式：`https://www.example.com:443/path?query=value#fragment`  

  • 组成：协议 `https` + 域名 `www.example.com` + 端口 `443` + 路径 `/path` + 查询参数 `?query=value` + 锚点 `#fragment`

2. HTTP 主要方法（Methods）

GET：

  • 语义：请求指定资源的表示。只应用于获取数据，不应产生副作用。

  • 特点：安全、幂等。数据通过URL查询字符串传递。

  • 示例：获取网页、图片、API数据。

POST：

  • 语义：向指定资源提交数据（通常会导致服务器端状态变化或产生副作用，如创建新资源）。

  • 特点：不安全、不幂等。数据通常放在请求体中。

  • 示例：提交表单、上传文件、创建订单。

PUT：

  • 语义：替换目标资源的所有当前表示（完整更新）。如果资源不存在，可能由服务器创建（需约定）。

  • 特点：不安全、幂等。数据放在请求体中。

  • 示例：更新用户个人资料（全部字段）。

DELETE：

  • 语义：删除指定的资源。

  • 特点：不安全、幂等。

  • 示例：删除一篇文章、一个用户。

PATCH：

  • 语义：对资源应用部分修改。

  • 特点：不安全、不幂等（取决于修改类型，但通常视为不幂等）。数据（描述如何修改）放在请求体中。

  • 示例：更新用户邮箱（只需发送邮箱字段）。

HEAD：

  • 语义：与GET相同，但服务器只返回响应头，不返回响应体。

  • 特点：安全、幂等。用于获取资源的元信息（如检查资源是否存在、检查修改时间Last-Modified/ETag用于缓存）。

  • 示例：检查链接有效性、获取文件大小但不下载。

OPTIONS：

  • 语义：获取目标资源支持的通信选项（允许的方法等）。

  • 特点：安全、幂等。常用于CORS预检请求。

  • 示例：浏览器在发送跨域PUT请求前，先发OPTIONS请求询问服务器是否允许。

CONNECT：

  • 语义：建立到目标资源标识的服务器的隧道（通常用于通过代理建立SSL/TLS连接）。

  • 特点：特殊用途。

  • 示例：通过代理建立HTTPS连接。

TRACE：

  • 语义：沿着到目标资源的路径执行一个消息环回测试（主要用于诊断）。

  • 特点：安全、幂等。出于安全考虑，现代浏览器通常禁用。

  • 示例：调试网络请求路径。

📌 方法关键特性总结

HTTP 方法安全方法 (Safe)幂等方法 (Idempotent)常用方法 (Common)通常有请求体 (Request Body)CORS 相关角色 (CORS Role)
GET✅ 是✅ 是✅ 是❌ 否简单请求 / 触发预检
HEAD✅ 是✅ 是⭕ 有时❌ 否简单请求 / 触发预检
POST❌ 否❌ 否✅ 是✅ 是非简单请求 / 触发预检
PUT❌ 否✅ 是✅ 是✅ 是非简单请求 / 触发预检
PATCH❌ 否❌ 通常不是✅ 是✅ 是非简单请求 / 触发预检
DELETE❌ 否✅ 是✅ 是❌ 通常没有非简单请求 / 触发预检
OPTIONS✅ 是✅ 是⭕ 有时❌ 通常没有在预检请求中至关重要
TRACE✅ 是✅ 是❌ 否❌ 否简单请求 / 触发预检

  • 安全方法 (Safe): 指不会修改服务器状态的方法。

  • 幂等方法 (Idempotent): 指执行一次与执行多次效果相同的方法（服务器状态最终一致）。

  • 常用方法 (Common): 指在构建 RESTful API 或常规 Web 开发中最常使用的方法。

  • 通常有请求体 (Request Body): 指该方法在请求中通常会携带数据负载（请求体）

  • CORS 相关角色 (CORS Role):OPTIONS: 在 CORS 机制中扮演核心角色。浏览器在发送可能产生副作用的跨域请求前，会自动发送一个 OPTIONS 请求（预检请求）到目标服务器，以询问实际请求（POST, PUT, DELETE, PATCH 等）是否被允许。服务器通过 OPTIONS 响应的 CORS 头来告知浏览器后续请求能否继续。

3. 状态码（Status Codes）  

`1xx`：信息性状态 

`2xx`：成功  

  • `200 OK`：请求成功  

  • `201 Created`：资源已创建（配合 POST/PUT）  

`3xx`：重定向  

  • `301 Moved Permanently`：永久重定向  

  • `302 Found`：临时重定向  

`4xx`：客户端错误  

  • `400 Bad Request`：请求语法错误  

  • `401 Unauthorized`：未认证  

  • `403 Forbidden`：无权限  

  • `404 Not Found`：资源不存在  

`5xx`：服务器错误  

  • `500 Internal Server Error`：服务器内部错误  

  • `503 Service Unavailable`：服务不可用  

4. 头部字段（Headers）

常用请求头：  

  • `Host: example.com`：目标域名（HTTP/1.1 必需）  

  • `User-Agent`: 客户端标识 

  • `Cookie: name=value`：发送 cookies  

  • `Authorization: Bearer xxxx`：身份凭证  

常用响应头：  

  • `Set-Cookie: name=value`：设置 cookies  

  • `Content-Type: text/html; charset=utf-8`：响应数据类型  

  • `Cache-Control: max-age=3600`：缓存控制  

五、性能演进——版本对比

特性HTTP/0.9 (1991)HTTP/1.0 (1996 - RFC 1945)HTTP/1.1 (1997/1999 - RFC 2068/2616)HTTP/2 (2015 - RFC 7540)HTTP/3 (2022 - RFC 9114)
核心模型单请求单响应，无头单请求单响应持久连接，管道化(理论)多路复用，二进制帧基于QUIC的多路复用
连接方式每个请求后关闭TCP连接默认关闭连接 (Connection: close)默认持久连接 (Connection: keep-alive)单一持久TCP连接基于UDP的QUIC连接
头部传输无头部纯文本头部纯文本头部 (可能重复、冗长)HPACK头部压缩QPACK头部压缩
数据传输仅响应体(无格式信息)响应体响应体，分块传输(Transfer-Encoding: chunked)二进制分帧二进制分帧
服务器推送❌ 不支持❌ 不支持❌ 不支持✅ 支持 (主动推送资源)✅ 支持
请求优先级❌ 不支持❌ 不支持❌ 不支持✅ 支持✅ 支持
队头阻塞问题严重 (每个请求新连接)严重 (每个请求新连接)TCP层HOL阻塞 (管道化难实现)流级别HOL阻塞 (TCP层仍存在)✅ 基本消除 (QUIC流独立)
主要优势极简引入了元数据(头)性能提升(持久连接)，缓存、Host头等性能飞跃(多路复用、头部压缩、推送)极致性能(消除TCP HOLB)，更快连接建立
主要劣势功能极其有限连接开销巨大HOL阻塞限制性能TCP层仍存在HOL阻塞部署复杂度高，UDP可能被网络设备限制
当前状态完全废弃基本废弃广泛使用(尤其老系统/简单场景)主流版本快速增长

> HTTP/3 核心优势：  

> 解决 TCP 队头阻塞，抗丢包能力更强  

> 0-RTT/1-RTT 快速连接（尤其弱网环境）  

> 连接迁移（切换网络 IP 不断连）

六、开发者建议  

  • 新项目优先启用 HTTP/2/3 + HTTPS

  • API 设计严格遵循方法语义（如 `GET` 只读、`PUT` 幂等）  

  • 利用缓存头（`Cache-Control`, `ETag`）优化性能

七、总结归纳

  • 基础角色：Web 通信的基石，定义客户端与服务器的交互规则。  

  • 核心痛点解决：

      - 无状态 → 通过 Cookie/Session 管理状态  

      - 性能瓶颈 → HTTP/2 多路复用、HTTP/3 QUIC 协议  

      - 安全性 → HTTPS 加密传输                                                                                                                  

  • 应用场景：网页浏览、API 交互（RESTful）、文件传输、实时通信（WebSocket 基于 HTTP 升级）等。  

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