HTTP协议简介

超文本传输协议（英文：HyperText Transfer Protocol，缩写：HTTP）是一种用于分布式、协作式和超媒体信息系统的应用层协议。HTTP是万维网的数据通信的基础。

HTTP的发展是由蒂姆·伯纳斯-李于1989年在欧洲核子研究组织（CERN）所发起。HTTP的标准制定由万维网协会（World Wide Web Consortium，W3C）和互联网工程任务组（Internet Engineering Task Force，IETF）进行协调，最终发布了一系列的RFC，其中最著名的是1999年6月公布的 RFC 2616，定义了HTTP协议中现今广泛使用的一个版本——HTTP 1.1。

2014年12月，互联网工程任务组（IETF）的Hypertext Transfer Protocol Bis（httpbis）工作小组将HTTP/2标准提议递交至IESG进行讨论，于2015年2月17日被批准。 HTTP/2标准于2015年5月以RFC 7540正式发表，取代HTTP 1.1成为HTTP的实现标准。

HTTP协议概述

HTTP是一个客户端终端（用户）和服务器端（网站）请求和应答的标准（TCP）。通过使用网页浏览器、网络爬虫或者其它的工具，客户端发起一个HTTP请求到服务器上指定端口（默认端口为80）。我们称这个客户端为用户代理程序（user agent）。应答的服务器上存储着一些资源，比如HTML文件和图像。我们称这个应答服务器为源服务器（origin server）。在用户代理和源服务器中间可能存在多个“中间层”，比如代理服务器、网关或者隧道（tunnel）。

尽管TCP/IP协议是互联网上最流行的应用，HTTP协议中，并没有规定必须使用它或它支持的层。事实上，HTTP可以在任何互联网协议上，或其他网络上实现。HTTP假定其下层协议提供可靠的传输。因此，任何能够提供这种保证的协议都可以被其使用。因此也就是其在TCP/IP协议族使用TCP作为其传输层。

通常，由HTTP客户端发起一个请求，创建一个到服务器指定端口（默认是80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、错误消息、或者其它信息。

HTTP工作原理

HTTP协议定义Web客户端如何从Web服务器请求Web页面，以及服务器如何把Web页面传送给客户端。HTTP协议采用了请求/响应模型。客户端向服务器发送一个请求报文，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。

以下是 HTTP 请求/响应的步骤：

\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套接字连接。

\2. 发送HTTP请求
通过TCP套接字，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。

例如：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. 解析出 IP 地址后，根据该 IP 地址和默认端口 80，和服务器建立TCP连接;
3. 浏览器发出读取文件(URL 中域名后面部分对应的文件)的HTTP 请求，该请求报文作为 TCP 三次握手的第三个报文的数据发送给服务器;
4. 服务器对浏览器请求作出响应，并把对应的 html 文本发送给浏览器;
5. 释放 TCP连接;
6. 浏览器将该 html 文本并显示内容; 　

　　

　　http协议是基于TCP/IP协议之上的应用层协议。

　　基于 请求-响应 的模式

　　　　HTTP协议规定,请求从客户端发出,最后服务器端响应该请求并 返回。换句话说,肯定是先从客户端开始建立通信的,服务器端在没有 接收到请求之前不会发送响应

　　无状态保存

　　　　HTTP是一种不保存状态,即无状态(stateless)协议。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。

　　　　使用HTTP协议,每当有新的请求发送时,就会有对应的新响应产 生。协议本身并不保留之前一切的请求或响应报文的信息。这是为了更快地处理大量事务,确保协议的可伸缩性,而特意把HTTP协议设计成 如此简单的。可是,随着Web的不断发展,因无状态而导致业务处理变得棘手 的情况增多了。比如,用户登录到一家购物网站,即使他跳转到该站的 其他页面后,也需要能继续保持登录状态。针对这个实例,网站为了能 够掌握是谁送出的请求,需要保存用户的状态。HTTP/1.1虽然是无状态协议,但为了实现期望的保持状态功能, 于是引入了Cookie技术。有了Cookie再用HTTP协议通信,就可以管 理状态了。有关Cookie的详细内容稍后讲解。

　　无连接

　　　　无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间，并且可以提高并发性能，不能和每个用户建立长久的连接，请求一次相应一次，服务端和客户端就中断了。但是无连接有两种方式，早期的http协议是一个请求一个响应之后，直接就断开了，但是现在的http协议1.1版本不是直接就断开了，而是等几秒钟，这几秒钟是等什么呢，等着用户有后续的操作，如果用户在这几秒钟之内有新的请求，那么还是通过之前的连接通道来收发消息，如果过了这几秒钟用户没有发送新的请求，那么就会断开连接，这样可以提高效率，减少短时间内建立连接的次数，因为建立连接也是耗时的，默认的好像是3秒中现在，但是这个时间是可以通过咱们后端的代码来调整的，自己网站根据自己网站用户的行为来分析统计出一个最优的等待时间。

HTTP请求与响应

HTTP遵循请求（Request）/应答（Response）模型，Web浏览器向Web服务器发送请求时，Web服务器处理请求并返回适当的应答。

HTTP请求：

POST /test.php HTTP/1.1               //请求行
HOST：www.test.com                    //请求头
User-Agent：Mozilla/5.0 （windows NT 6.1；rv：15.0）Gecko/20100101 Firefox/15.0        //空白行，代表请求头结束
Username=admin&password=admin       //请求正文
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HTTP请求包括三部分，分别是请求行（请求方法）、请求头（消息报头）和请求正文。

HTTP请求第一行为请求行，由三部分组成，第一部分说明了该请求时POST请求，第二部分是一个斜杠（/login.php），用来说明请求是该域名根目录下的login.php，第三部分说明使用的是HTTP1.1版本。

HTTP请求第二行至空白行为请求头（也被称为消息头）。其中，HOST代表请求主机地址，User-Agent代表浏览器的标识，请求头由客户端自行设定。

HTTP请求第三行为请求正文，请求正文是可选的，它最常出现在POST请求方式中。

HTTP请求方法：

根据 HTTP 标准，HTTP 请求可以使用多种请求方法。

HTTP1.0 定义了三种请求方法： GET, POST 和 HEAD方法。

HTTP1.1 新增了五种请求方法：OPTIONS、PUT、PATCH、DELETE、TRACE 和 CONNECT 方法。

序号	方法	描述
1	GET	请求指定的页面信息，并返回实体主体。
2	HEAD	类似于 GET 请求，只不过返回的响应中没有具体的内容，用于获取报头
3	POST	向指定资源提交数据进行处理请求（例如提交表单或者上传文件）。数据被包含在请求体中。POST 请求可能会导致新的资源的建立和/或已有资源的修改。
4	PUT	从客户端向服务器传送的数据取代指定的文档的内容。
5	DELETE	请求服务器删除指定的页面。
6	CONNECT	HTTP/1.1 协议中预留给能够将连接改为管道方式的代理服务器。
7	OPTIONS	允许客户端查看服务器的性能。
8	TRACE	回显服务器收到的请求，主要用于测试或诊断。
8	PATCH	是对 PUT 方法的补充，用来对已知资源进行局部更新 。

GET、POST、HEAD、PUT请求：

• GET：GET方法用于获取请求页面的指定信息。如果请求资源为动态脚本（非HTML），那么返回文本是Web容器解析后的HTML源代码。GET请求没有消息主体，因此在消息头后的空白行是没有其他数据。
• POST：POST方法也与GET方法相似，但最大的区别在于，GET方法没有请求内容，而POST是有请求内容的。
• HEAD：这个请求的功能与GET请求相似，不同之处在于服务器不会再其响应中返回消息主体，因此，这种方法可用于检查某一资源在向其提交GET请求前是否存在。
• PUT：PUT方法用于请求服务器把请求中的实体存储在请求资源下，如果请求资源已经在服务器中存在，那么将会用此请求中的数据替换原先的数据。向服务器上传指定的资源。

HTTP响应：

HTTP/1.1 200 OK                      //响应行
Date: Sun, 15 Nov 2015 11:02:04 GMT    //响应头
Server: bfe/1.0.8.9
Content-Length: 2605
Content-Type: application/javascript
Cache-Control: max-age=315360000
Expires: Fri, 13 Jun 2025 09:54:00 GMT
Content-Encoding: gzip
Set-Cookie: H_PS_PSSID=2022_1438_1944_1788; path=/; domain=test.com
Connection: keep-alive
                          //空白行，代表响应头结束
<html>
<head><title> Index.html </title></head>  //响应正文消息主题

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HTTP响应的第一行为响应行，其中有HTTP版本（HTTP/1.1）、状态码（200）以及消息“OK”。

第二行至末尾的空白行为响应头，由服务器向客户端发送。

消息头之后是响应正文，是服务器向客户端发送的HTML数据。

HTTP消息头：

请求头：请求头只出现在HTTP请求中，请求报头允许客户端向服务端传递请求的附加信息和客户端自身信息。

响应头：响应头是服务器根据请求向客户端发送的HTTP头。

HTTP请求头：

• Host 请求报头域主要用于指定被请求资源的Internet主机和端口。
• User-Agent 请求报头域允许客户端将它的操作系统、浏览器和其他属性告诉服务器。
• Referer 包含一个URL，代表当前访问URL的上一个URL，也就是说，用户是从什么地方来到本页面。当前请求的原始URL地址。
• Cookie 是非常重要的请求头，常用来表示请求者的身份等。
• Accept 这个消息头用于告诉服务器客户端愿意接受那些内容，比如图像类，办公文档格式等等。

HTTP响应头信息：

应答头	说明
Allow	服务器支持哪些请求方法（如GET、POST等）。
Content-Encoding	文档的编码（Encode）方法。只有在解码之后才可以得到Content-Type头指定的内容类型。利用gzip压缩文档能够显著地减少HTML文档的下载时间。
Content-Length	表示内容长度。
Content-Type	表示后面的文档属于什么MIME类型。Servlet默认为text/plain，但通常需要显式地指定为text/html。
Date	当前的GMT时间。
Expires	应该在什么时候认为文档已经过期，从而不再缓存它？
Last-Modified	文档的最后改动时间。客户可以通过If-Modified-Since请求头提供一个日期，该请求将被视为一个条件GET，只有改动时间迟于指定时间的文档才会返回，否则返回一个304（Not Modified）状态。
Location	表示客户应当到哪里去提取文档。Location通常不是直接设置的，而是通过HttpServletResponse的sendRedirect方法，该方法同时设置状态代码为302。
Refresh	表示浏览器应该在多少时间之后刷新文档，以秒计。注意Refresh头不属于HTTP 1.1正式规范的一部分，而是一个扩展，但Netscape和IE都支持它。
Server	服务器名字。Servlet一般不设置这个值，而是由Web服务器自己设置。
Set-Cookie	设置和页面关联的Cookie。
WWW-Authenticate	客户应该在Authorization头中提供什么类型的授权信息？在包含401（Unauthorized）状态行的应答中这个头是必需的。

拦截HTTP请求的分析点：

HTTP状态与会话

HTTP状态码：

当浏览者访问一个网页时，浏览者的浏览器会向网页所在服务器发出请求。当浏览器接收并显示网页前，此网页所在的服务器会返回一个包含HTTP状态码的信息头（server header）用以响应浏览器的请求。

HTTP状态码的英文为HTTP Status Code。

五种状态码：

• 1xx：信息提示，表示请求已被成功接收，继续处理。
• 2xx：请求被成功提交。
• 3xx：客户端被重定向到其他资源。
• 4xx：客户端错误状态码，格式错误或者不存在资源。
• 5xx：描述服务器内部错误。

常见的状态码描述如下：

• 200：客户端请求成功，是最常见的状态。
• 302：重定向。
• 404：请求资源不存在，是最常见的状态。
• 400：客户端请求有语法错误，不能被服务器所理解。
• 401：请求未经授权。
• 403：服务器收到请求，但是拒绝提供服务。
• 500：服务器内部错误，是最常见的状态。
• 503：服务器当前不能处理客户端的请求。

会话与会话状态简介：

WEB应用中的会话是指一个客户端浏览器与WEB服务器之间连续发生的一系列请求和响应过程。

WEB应用的会话状态是指WEB服务器与浏览器在会话过程中产生的状态信息，借助会话状态，WEB服务器能够把属于同一会话中的一系列的请求和响应过程关联起来。

如何实现有状态的会话：

某个用户从网站的登录页面登入后，在进入购物页面购物时，负责处理购物请求的服务器程序必须知道处理上一次请求的程序所得到的用户信息。

HTTP协议是一种无状态的协议，WEB服务器本身不能识别出哪些请求是同一个浏览器发出的 ，浏览器的每一次请求都是完全孤立的。

WEB服务器端程序要能从大量的请求消息中区分出哪些请求消息属于同一个会话，即能识别出来自同一个浏览器的访问请求，这需要浏览器对其发出的每个请求消息都进行标识，属于同一个会话中的请求消息都附带同样的标识号，而属于不同会话的请求消息总是附带不同的标识号，这个标识号就称之为会话ID（SessionID）。

会话ID可以通过一种称之为Cookie的技术在请求消息中进行传递，也可以作为请求URL的附加参数进行传递。会话ID是WEB服务器为每客户端浏览器分配的一个唯一代号，它通常是在WEB服务器接收到某个浏览器的第一次访问时产生，并且随同响应消息一道发送给浏览器。

会话过程由WEB服务器端的程序开启，一旦开启了一个会话，服务器端程序就要为这个会话创建一个独立的存储结构来保存该会话的状态信息，同一个会话中的访问请求都可以且只能访问属于该会话的存储结构中的状态信息。

Java 实现HTTP协议

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.nio.charset.Charset;
import java.util.Iterator;

public class HttpServer {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 创建ServerSocketChannel，监听8080端口
        ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
        ssc.socket().bind(new InetSocketAddress(8080));
        // 设置为非阻塞模式
        ssc.configureBlocking(false);
        // 为ssc注册选择器
        Selector selector = Selector.open();
        ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        // 创建处理器
        while (true) {
            // 等待请求，每次等待阻塞3s，超过3s后线程继续向下运行，如果传入0或者不传参数将一直阻塞
            if (selector.select(3000) == 0) {
                continue;
            }
            // 获取待处理的SelectionKey
            Iterator<SelectionKey> keyIter = selector.selectedKeys().iterator();

            while (keyIter.hasNext()) {
                SelectionKey key = keyIter.next();
                // 启动新线程处理SelectionKey
                new Thread(new HttpHandler(key)).run();
                // 处理完后，从待处理的SelectionKey迭代器中移除当前所使用的key
                keyIter.remove();
            }
        }
    }

    private static class HttpHandler implements Runnable {
        private int bufferSize = 1024;
        private String localCharset = "UTF-8";
        private SelectionKey key;

        public HttpHandler(SelectionKey key) {
            this.key = key;
        }

        public void handleAccept() throws IOException {
            SocketChannel clientChannel = ((ServerSocketChannel) key.channel()).accept();
            clientChannel.configureBlocking(false);
            clientChannel.register(key.selector(), SelectionKey.OP_READ, ByteBuffer.allocate(bufferSize));
        }

        public void handleRead() throws IOException {
            // 获取channel
            SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
            // 获取buffer并重置
            ByteBuffer buffer = (ByteBuffer) key.attachment();
            buffer.clear();
            // 没有读到内容则关闭
            if (sc.read(buffer) == -1) {
                sc.close();
            } else {
                // 接收请求数据
                buffer.flip();
                String receivedString = Charset.forName(localCharset).newDecoder().decode(buffer).toString();

                // 控制台打印请求报文头
                String[] requestMessage = receivedString.split("\r\n");
                for (String s : requestMessage) {
                    System.out.println(s);
                    // 遇到空行说明报文头已经打印完
                    if (s.isEmpty()) {
                        break;
                    }
                }

                // 控制台打印首行信息
                String[] firstLine = requestMessage[0].split(" ");
                System.out.println();
                System.out.println("Method:\t" + firstLine[0]);
                System.out.println("url:\t" + firstLine[1]);
                System.out.println("HTTP Version:\t" + firstLine[2]);
                System.out.println();

                // 返回客户端
                StringBuilder sendString = new StringBuilder();
                sendString.append("HTTP/1.1 200 OK\r\n");//响应报文首行，200表示处理成功
                sendString.append("Content-Type:text/html;charset=" + localCharset + "\r\n");
                sendString.append("\r\n");// 报文头结束后加一个空行

                sendString.append("<!DOCTYPE html>");
                sendString.append("<html lang=\"en\">");
                sendString.append("<head>");
                sendString.append("    <meta charset=\"UTF-8\">");
                sendString.append("    <title>Title</title>");
                sendString.append("</head>");
                sendString.append("<body>");
                sendString.append("    <h4>hello world! </h4>");
                sendString.append("</body>");
                sendString.append("</html>");

                buffer = ByteBuffer.wrap(sendString.toString().getBytes(localCharset));
                sc.write(buffer);
                sc.close();
            }
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                // 接收到连接请求时
                if (key.isAcceptable()) {
                    handleAccept();
                }
                // 读数据
                if (key.isReadable()) {
                    handleRead();
                }
            } catch (IOException ex) {
                ex.printStackTrace();
            }
        }
    }
}