【计算机网络】HTTP协议详解

1. HTTP协议概述

HTTP协议全称为超文本传输协议，所谓超文本，就是指可以传输文本及其他格式的数据，如音乐，图片，视频等，是一种被广泛应用的应用层协议

对于应用层协议的解释：将数据从A端传输到B端，TCP/IP协议对应的功能是顺丰的功能，但是两端还要对数据进行加工处理或使用，所以还需要一层协议，不必关心通信时的细节，只关心应用，这层协议就是应用层协议

我们平时打开的网站就是通过HTTP协议来传输数据的，HTTP协议是基于传输层TCP协议实现（HTTP1.0，HTTP1.1，HTTP2.0都是基于TCP，HTTP3.0基于UDP实现），我们此处所讨论的以HTTP1.1为主

对于在浏览器访问一个资源（网页，图片，视频等）来说，就是基于HTTP数据包的格式，从主机A的进程传输到主机B的进程

如：在浏览器输入百度的网址（URL）时，浏览器向百度服务器发送了一个HTTP请求，百度的服务器给我们浏览器返回了一个HTTP响应，响应被浏览器解析后，就展示为页面内容

2. HTTP协议的工作过程

HTTP协议的工作过程也就是客户端与服务端交互的过程（网络通信），这里的客户端指浏览器进程，服务端指web服务器进程

如：在浏览器输入一个网址，浏览器向给对应服务器发送HTTP请求，对方收到这个请求后进行处理，处理完后返回一个HTTP响应

通常访问一个网站的时候，涉及到多次HTTP请求和响应的交互过程，可以通过浏览器的开发者工具的网络标签页，刷新页面查看详细过程

说明：百度搜索的页面是通过HTTPS协议来进行通信的，HTTPS是在HTTP及基础上做了一个加密解密的过程，在后续文章中介绍

3. 使用抓包工具观察HTTP协议格式

HTTP协议是一个文本格式的协议，可以使用抓包工具Fiddler进行抓包，以此来分析HTTP请求和响应的细节

3.1 Fiddler抓包工具

Fiddler抓包工具的使用

附上下载地址：Fiddler抓包工具下载地址，需要的小伙伴可以去下载哟！安装过程一路next即可

左侧窗口显示了所有的HTTP请求/响应，可以选中某个查看详情
右侧上方显示了HTTP请求报文的内容（Raw标签可以查看详细的数据格式）
右侧下方显示了HTTP响应报文的内容（Raw标签可以查看详细的数据格式）

抓包工具的原理

Fiddler相当于一个代理，当浏览器访问baidu.com时，就会把HTTP请求先发给Fiddler，Fiddler再把请求转发给baidu的服务器，baidu的服务器返回响应时，也是先把数据发到Fiddler，Fiddler再将数据转发给浏览器，所以Fiddler对浏览器和服务器交互的细节否是非常清楚的

上述原理相当于：代理就可以简单理解为一个跑腿小弟，你想买罐冰可乐，又不想自己下楼去超市，那么就可以把钱给你的跑腿小弟，跑腿小弟来到超市把钱给超市老板，再把冰可乐拿回来交到你手上，这个过程中，这个跑腿小弟对于 "你" 和 "超市老板" 之间的交易细节，是非常清楚的

抓包结果

HTTP请求：

HTTP响应：

3.2 HTTP协议格式

协议格式总结

HTTP请求：

首行：请求方法+url+协议版本号
Header头：请求的属性，为多个用冒号分割的键值对，每个键值独占一行
空行：表示Header头的结束
Body：空行后面的内容都是Body，Body允许空，如果Body存在，则在Header头中有一个Content-Length的属性来标识Body的长度

HTTP响应：

首行：协议版本号+响应状态码+状态码解释
Header头：请求的属性，为多个用冒号分割的键值对，每个键值独占一行
空行：表示Header头的结束
Body：空行后面的内容都是Body，Body允许空，如果Body存在，则在Header头中有一个Content-Length的属性来标识Body的长度

为什么HTTP报文中要存在空行？

HTTP协议并没有规定Header头有多少个键值对，空行就是相当于Header头结束的标记，也就是报头和正文的间隔
HTTP在传输层依赖TCP协议，TCP是面向字节流的，如果没有空行，就会出现“粘包问题”

Body是任意格式的数据，如何解析？

Header头中有两个字段：Content-Length，Content-Type

Content-Length：标识Body的长度（字节长度）
Content-Type：标识Body的数据格式，目的是告诉对方如何解析body

Content-Type的常用格式：

application/x-www-form-urlencode：表单提交的格式，键值对的形式，键=值，多个键值对用&间隔（与queryString的格式一样），只能是简单类型（数值，字符，boolean等）
image/jpeg：指定具体的一个文件类型，客户端发送请求只能上传一个文件，服务端返回相应只能返回一个图片
text/javascript，text/css，text/html
application/json
multipart/form-data：简称form-data格式，一般用于请求，不用于响应，可以发送多个字段，每个字段可以是简单类型（数值，字符，boolean等），也可是复杂类型（图片，视频等）

请求正文的格式常用表单格式，图片，视频等文件格式，都是用来上传数据到服务端

响应正文的格式常用的是text/javascript，text/css，text/html，来返回网页，css样式文件，js文件，客户端使用这些文件将图片渲染出来，播放视频，下载文件等

application/json格式，请求和响应都常用，对于请求就是输入内容提交到服务端，对于响应就是服务端返回一些数据，客户端js代码获取到响应数据后，然后填充到html中

4. 解析HTTP请求

4.1 URL

URL标识网络中某个资源的路径，俗称网址，互联网上每个文件都有一个唯一的URL

URL的格式：协议名://服务器地址:服务器端口号/带层次的资源路径?查询字符串

协议名：常见的有http，https
服务器地址：可以使用IP地址或域名，IP地址不方便记忆，使用域名更方便，而且更换服务器后，只需要将域名绑定新的IP，域名还可以使用
服务器端口号：当端口号省略时，浏览器会根据协议的类型自动决定使用哪个端口，http协议默认使用80端口，https协议默认使用443端口
带层次的资源路径：标识某个服务器中的某个资源路径，如果没有输入资源路径，就默认访问 /（称为某个web应用的根路径）
查询字符串（queryString）：用=分割的键值对，键=值，多个键值对用&分割，它的作用是获取不同条件下的资源，如userId=10，当使用不同的userId时，会获取到不同的user信息

ping命令的简单使用

使用ping命令查看域名对应的IP地址：

在开始菜单输入cmd，打开命令提示符
在cmd中输入ping www.baidu.com，即看到域名解析的结果

URL中可以省略的部分

协议名：可以省略，省略后默认为http://
IP地址/域名：在HTML中可以省略（如img，link，script，a标签的src或者href属性），省略后表示服务器的IP地址/域名与HTML所属的IP地址/域名一致
端口号：可以省略，http协议默认端口80，https默认端口443
带层次的资源路径：可以省略，省略后相当于/，有些服务器发现/路径时自动访问/index.html
查询字符串：可以省略

URL encode

如果URL中包含特殊字符如中文，空格等都会转义，转义后再放在http数据包中，然后在发送http请求，浏览器的地址栏中还是显示中文，但是真实发送的http数据包是已经转义过的内容

urlencode（url编码）：将url里的中文，空格等转换为16进制数据
urldecode（url解码）：将url里的16进制数据转换为原始的空格，中文等

获取URL时，就得注意，因为可能获取的是编码后的内容，可能需要解码，如在后端获取到URL需要解码，在JS中，img.src=="xxx"，如果xxx有中文，可能达不到预期结果，因为img.src保存的是编码后的内容

4.2 请求方法

请求方法标识具体使用什么方式来操作资源，如：获取资源，保存资源，修改资源，删除资源，属于操作资源的类型

说明：这里只是规范上的约定，具体服务端代码中要怎样实现，由程序员自己决定，GET，POST方法最常用，其他方法了解就行

4.2.1 GET方法

GET方法常用于获取服务器资源，在浏览器中输入URL，浏览器会向服务器发送一个GET请求（浏览器输入URL默认是GET方法），使用JavaScript中的ajax也能构造GET请求

GET请求的特点：

首行的方法为GET
URL的queryString可以为空，也可以不为空，数据一般存放于queryString中
body一般为空

4.2.2 POST方法

POST方法常用于将用户输入的数据提交到服务端（如登陆功能），通过HTML中的form标签能构造POST请求，使用JavaScript中的ajax也能构造POST请求

POST请求的特点：

首行的方法为POST
URL的queryString一般为空
body一般不为空，数据一般保存在body中

4.2.3 经典面试题：GET与POST的区别？

语义：GET一般用于获取服务端资源，POST一般用于提交数据到服务端
存放数据位置：GET一般存放数据在queryString中，POST一般存放数据在body中
幂等性：GET具有幂等性，POST不具有幂等性，所谓幂等性是指多次发送http相同的数据包，得到的结果一样
缓存：GET可以被缓存，POST不能被缓存，浏览器为了提高性能，把GET获取的资源提前保存在本地，下次请求直接从本地获取

4.2.4 其他方法

PUT：与POST相似，只是具有幂等特性，一般用于更新
DELETE：删除服务器指定资源
OPTIONS：返回服务器所支持的请求方法
HEAD：类似于GET，只不过响应体不返回，只返回响应头
TRACE：回显服务器端收到的请求，测试的时候会用到这个
CONNECT：预留，暂无使用

这些方法的HTTP请求也可以使用JavaScript的ajax来构造

4.3 请求报头（Header）

Header头标识数据包属性，格式为用冒号分割的键值对，键：值，每个键值对独占一行

Host：标识服务器主机的地址（域名或IP+端口）
Content-Length：标识Body长度，对方根据这个属性来解析
Content-Type：标识Body的数据格式
User-Agent：简称UA，标识浏览器和操作系统的信息，常用作判断是哪个浏览器，pc，手机
Referer：标识这个页面是从哪个页面跳转过来的
Cookie：用于请求头，浏览器自动携带本网站在本地保存的Cookie信息
Set-Cookie：用于响应头，服务端设置信息

理解登录过程

重点说明：

登陆成功后，服务端返回的响应中响应头有一个Set-Cookie属性，该属性意味着告诉浏览器要将这些信息存起来，浏览器将收到响应，将Set-Cookie的值存在本地中，客户端浏览器后续访问该网站的其他页面时，发送的HTTP请求中，请求头携带一个Cookie属性，该属性就保存了登陆的一些相关信息

4.4 Cookie和Session（面试常考）

4.4.1 Cookie

Cookie是一种客户端保存数据的技术

如何保存？

服务端响应的http数据包中，设置Set-Cookie头，客户端收到响应后将此信息保存在本地，Cookie是和网站关联，不同的网站有不同的Cookie（保存的信息如账号等不同）

如何使用？

浏览器在每次请求时，自动将保存的信息携带在Cookie头中

保存的数据是什么格式？

多组键值对（键=值，多个键值对用分号间隔）

4.4.2 Session

Session是一种服务端保存会话的技术，一次会话指登陆没有注销或者超时

由于HTTP协议是无状态的，所谓无状态，就是一次请求，一次响应，服务端无法感知之前登陆的用户，所以在服务端使用Map<String,Session>的数据结构来保存用户信息

4.4.3 Cookie和Session是如何一起工作的？

以登陆功能举例：

服务端校验账号密码成功后，生成一个随机字符串（sessionId，标识用户身份）及一个Session对象（标识用户的该次对话），把sessionId作为键，Session对象作为值存入Map<String,Session>如果需要保存用户信息就保存在Session对象Map<String,Object>中，相当于登陆时服务端使用Session保存用户信息
登陆响应，服务端返回给客户端的HTTP响应数据包中，Set-Cookie响应头包含sessionId=xxx
客户端收到响应后，保存Cookie信息，将响应的Set-Cookie中的内容保存在客户端本地（和此次服务器地址绑定）
客户端每次请求时，都携带sessionId=xxx在Cookie头中
服务端获取客户端请求时，先获取Cookie请求头中的内容，查找sessionId对应的值，然后从保存的Map结构中查找，如果存在就是登录用户，如果为null就是未登录

4.4.2 Cookie和Session的过期校验

Session的过期校验

服务端保存的Session信息有默认的过期时间（可通过程序设置）

服务器有Session的过期校验机制：通过单独的线程扫描，发现当前时间和Session最后一次使用的时间超时就删掉

服务器存放Session的地方，web服务器默认是存放在内存中，所以重启服务器Session也就没了，但是有些服务器把数据保存在服务器硬盘，重启就还有

如果用户注销登录，相当于服务端删除Map中的Session

所以超时后，注销后，重启服务器后需要访问页面就需要重新登陆

Cookie的过期校验

Cookie也有过期时间（可以通过程序设置）

如果Cookie过期，浏览器发请求时就不会携带这些信息，服务端验证sessionId时就会验证失败，也就是没有登陆

如果在客户端手动删除Cookie，就相当于服务端还有Session信息，但是客户端请求时也不会携带Cookie信息，服务端验证sessionId失败，也就意味没有登陆

5. 解析HTTP响应

5.1 HTTP响应状态码

状态码由三位数字构成，表示访问一个页面的结果，HTTP响应报文由服务端返回（程序可以设置内容），状态码也可以由程序设置

常见状态码

200：表示服务端对当次请求处理成功
404 Not Found：找不到请求路径url对应的资源
304 Not Modified：表示之前访问过的资源，本次请求时没有被修改过，也就是客户端直接从缓存中获取
403 Forbidden：表示访问被拒绝，一般是没有访问权限，没有登陆时就访问就会出现403
405 Method Not Allowed：方法不支持，检查前端请求方法也要检查后端的请求方法
500 Internal Server Error：服务器内部错误，要检查后端控制台异常堆栈信息
504 Gateway Timeout：请求在服务端处理超时，服务端也有返回响应的时间限制，发现处理时间超时就返回504
302 Move temporarily：临时重定向，响应报文的header部分会包含一个Location字段，表示要跳转到哪个页面
301 Moved Permanently：永久重定向，301也是通过Location字段来表示要重定向到的新地址

状态码总结

类别原因1xxInformational（信息性状态码）接收的请求正在处理2xxSuccess（成功状态码）请求正常处理完毕3xxRedirection（重定向状态码）需要进行附加操作完成请求4xxClient Error（客户端错误状态码）服务器无法完成请求5xxServer Error（服务器错误状态码）服务器处理请求出错

5.2 响应报头（Header）

响应报头的格式与请求报头的格式基本一致，也就是Content-Type，Content-Length等属性含义也和请求中含义相同

响应请求头中可能会有Location属性，指重定向跳转的路径

Content-Type

响应中的Content-Type常见取值有以下几种：

text/html：body数据格式是HTML
text/css：body数据格式是CSS
text/javascript : body数据格式是JavaScript
application/json：body数据格式是JSON

6. 构造HTTP请求

6.1 form表单构造HTTP请求

6.1.1 form表单的介绍

form（表单）是HTML中的一个常用标签，可用于给服务端发送GET或者POST请求

form的重要参数

action：构造HTTP请求的URL
method：构造HTTP请求的方法（GET或POST，form只支持GET或者POST）

input的重要参数

type：表示输入框的类型，text表示文本，password表示密码，submit表示提交
name：对于GET请求来说，表示构造出的HTTP请求的queryString的key，queryString的value就是输入框输入的内容，对于POST请求来说，数据从queryString转移到了body中
value：input标签的值，对于submit来说，value对于按钮上显示的文本

6.1.2 form表单构造GET请求

<body>
    <!-- form表单，action为请求的url，method为请求的方法 -->
    <form action="http://abc.com" method="GET">
        <!-- name作为键，内容作为值，多个键值对用&间隔 -->
        <input type="text" name="username">
        <Input type="password" name="password">
        <input type="submit" value="提交">
    </form>
</body>

页面效果：

点击提交就会构造出GET请求并发出去

体会form代码和HTTP请求之间的关系：

6.1.3 form表单构造POST请求

与构造GET请求不同的是只需将form的method由GET修改为POST

<body>
    <!-- form表单，action为请求的url，method为请求的方法 -->
    <form action="http://abc.com" method="POST">
        <!-- name作为键，内容作为值，多个键值对用&间隔 -->
        <input type="text" name="username">
        <Input type="password" name="password">
        <input type="submit" value="提交">
    </form>
</body>

页面效果：

点击提交就会构造POST请求并发出去

6.2 Ajax构造HTTP请求

从前端角度，除了浏览器地址栏能构造GET请求，form表单能构造GET和POST之外，还可以在 JavaScript中可以通过ajax的方式构造HTTP请求，并且功能更强大

6.2.1 为何使用ajax构造HTTP请求？

使用表单提交数据，URL会改变，相当于跳转到另一个页面，假如想实现页面局部内容的改变（如发送HTTP请求，用响应返回的数据生成一些内容），这个过程页面不会刷新，就要使用ajax技术

使用ajax的好处：

不刷新页面就可以发送HTTP请求，用户体验更好
相同的一个页面，动态的通过响应数据来生成局部的页面内容，如果是服务端直接返回变化后的HTML，这时数据传输量比较大，效率较低，但是使用ajax，效率较高，因为响应的数据量只有变化的数据

ajax产生的原因：

JS是单线程运行（代码一行一行的运行，不能基于多线程的方式一次运行多行代码）
ajax异步：发送ajax请求后，后边的JS代码还可以继续执行，在ajax事件发生后，由系统内核来通知执行ajax的回调函数

6.2.2 ajax构造GET请求

<script>
    //XMLHttpRequest对象就是ajax发送请求及处理响应的对象
    let xhr = new XMLHttpRequest();
    //设置一个异步回调函数到ajax对象的属性中
    //发送http请求，对应事件发生，才会调用回调函数
    xhr.onreadystatechange = function(){
        //xhr.readyState属性：
        //0：请求未初始化，还没有发生http请求
        //1：客户端和服务器已经建立连接
        //2：服务端已经接收请求
        //3：服务端已经处理请求
        //4：客户端已经收到服务端返回的响应
        if(xhr.readyState == 4){
            //响应状态码
            console.log(xhr.status);
            //响应正文
            console.log(xhr.responseText);
        }
        //open，设置请求方法和url，此时还没有发生http请求
        xhr.open("GET", "http://42.192.83.143:8089/AjaxMockServer/info");
        //send，正式发送http请求，也可以设置请求正文（body）数据
        xhr.send();//send(),send(body)两种方式
    }
</script>

6.2.3 ajax构造POST请求

对于 POST 请求，需要设置 body 的内容：

先使用setRequestHeader设置Content-Type
再通过send的参数设置body内容

<script>
    //XMLHttpRequest对象就是ajax发送请求及处理响应的对象
    let xhr = new XMLHttpRequest();
    //设置一个异步回调函数到ajax对象的属性中
    //发送http请求，对应事件发生，才会调用回调函数
    xhr.onreadystatechange = function(){
        //xhr.readyState属性：
        //0：请求未初始化，还没有发生http请求
        //1：客户端和服务器已经建立连接
        //2：服务端已经接收请求
        //3：服务端已经处理请求
        //4：客户端已经收到服务端返回的响应
        if(xhr.readyState == 4){
            //响应状态码
            console.log(xhr.status);
            //响应正文
            console.log(xhr.responseText);
        }
        //open，设置请求方法和url，此时还没有发生http请求
        xhr.open("POST", "http://42.192.83.143:8089/AjaxMockServer/info");
        //设置请求头,设置body数据格式
        xhr.setRequestHeader("Content-Type", "application/x-www-formurlencoded")
        //send，正式发送http请求，也可以设置请求正文（body）数据
        xhr.send("username=abc&password=123");//send(),send(body)两种方式
    }
</script>

6.2.4 封装Ajax函数

原生的XMLHTTPRequest类使用并不方便，我们可以在这个基础上进行简单封装

<script>
    //封装ajax函数,args为一个js对象
    //args对象属性如下：
    //method：请求方法，url：请求资源路径，contenType：请求正文格式
    //body：请求正文，callback：回调函数，客户端接收到响应数据后调用
    function ajax(args){
        let xhr = new XMLHttpRequest();
        //设置回调函数
        xhr.onreadystatechange = function(){
            //4：客户端接收到服务端响应
            if(xhr.readyState == 4){
                //回调函数可能会使用响应的内容,作为传入参数
                args.callback(xhr.status,xhr.responseText);
            }
        }
        xhr.open(args.method,args.url);
        //如果args中contentType有内容，就设置Content-Type请求头
        if (args.contentType) {//js中if可以判断是否有值
            xhr.setRequestHeader("Content-Type", args.contentType);
        }
        //如果args中body有内容，设置body请求正文
        if(args.body){
            xhr.send(args.body);
        }else {
            xhr.send();
        }
    }
</script>

使用封装的ajax函数构造GET请求

直接调用封装好的ajax函数，传入args对象即可

    ajax({
        method: "GET",
        url: "http://42.192.83.143:8089/AjaxMockServer/info",
        callback: function(status,responseText){
            console.log(status+responseText);
        }
    });

使用封装的ajax函数构造POST请求