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大家都知道http协议是建立在底层TCP协议上的,由此衍生出下面五个问题
1.现代浏览器与服务器建立一个TCP连接后是否会在一个HTTP请求完成后断开?什么情况下会断开?
2.一个TCP连接可以对应几个HTTP请求?
3.一个TCP连接中HTTP请求发送可以一起发送么(比如一起发三个请求,再三个响应一起接收)?
4.为什么有的时候刷新页面不需要重新建立SSL连接?
5.浏览器对同一Host建立TCP连接到数量有没有限制?
问题1.在http1.0中一个服务器在发送完一个HTTP响应后,会断开TCP链接。但是这样每次请求都会重新建立和断开TCP连接,代价过大。所以虽然标准中没有设定,某些服务器对Connection:keep-alive的Header进行了支持。意思是说,完成这个HTTP请求之后,不要断开HTTP请求使用的TCP连接。这样的好处是连接可以被重新使用,之后发送HTTP请求的时候不需要重新建立TCP连接,以及如果维持连接,那么SSL的开销也可以避免。
持久连接:既然维持TCP连接好处这么多,HTTP/1.1就把Connection头写进标准,并且默认开启持久连接(除非请求中写明Connection:close),那么浏览器和服务器之间是会维持一段时间的TCP连接,不会一个请求结束就断掉。所以第一个问题的答案是:默认情况下建立TCP连接不会断开,只有在请求报头中声明Connection:close才会在请求完成后关闭连接。
问题2.了解了第一个问题之后,其实这个问题已经有了答案,如果维持连接,一个TCP连接是可以发送多个HTTP请求的。
问题3.HTTP/1.1存在一个问题,单个TCP连接在同一时刻只能处理一个请求,意思是说:两个请求的生命周期不能重叠,任意两个HTTP请求从开始到结束的时间在同一个TCP连接里不能重叠,开始和结束时间不能同时相同。
虽然HTTP/1.1规范中规定了Pipelining来试图解决这个问题,但是这个功能在浏览器中默认是关闭的。因为Pipelining 这种设想看起来比较美好,但是在实践中会出现许多问题。
在建立起一个TCP连接之后,假设客户端在这个连接连续向服务器发送了几个请求。按照标准,服务器应该按照收到请求的顺序返回结果,假设服务器在处理首个请求时花费了大量时间,那么后面所有的请求都需要等着首个请求结束才能响应,会造成阻塞。所以现代浏览器默认是不开启HTTP Pipelining的。
但是,HTTP2 提供了 Multiplexing 多路传输特性,可以在一个 TCP 连接中同时完成多个 HTTP 请求。至于 Multiplexing 具体怎么实现的就是另一个问题了。
所以这个问题也有了答案:在 HTTP/1.1 存在 Pipelining 技术可以完成这个多个请求同时发送,但是由于浏览器默认关闭,所以可以认为这是不可行的。在 HTTP2 中由于 Multiplexing 特点的存在,多个 HTTP 请求可以在同一个 TCP 连接中并行进行。
那么在 HTTP/1.1 时代,浏览器是如何提高页面加载效率的呢?主要有下面两点:
1)维持和服务器已经建立的 TCP 连接,在同一连接上顺序处理多个请求。
2)和服务器建立多个 TCP 连接。
问题4.在第一个问题的讨论中已经有答案了,TCP 连接有的时候会被浏览器和服务端维持一段时间。TCP 不需要重新建立,SSL 自然也会用之前的。
问题5.假设我们还处在 HTTP/1.1 时代,那个时候没有多路传输,当浏览器拿到一个有几十张图片的网页该怎么办呢?肯定不能只开一个 TCP 连接顺序下载,那样用户肯定等的很难受,但是如果每个图片都开一个 TCP 连接发 HTTP 请求,那电脑或者服务器都可能受不了,要是有 1000 张图片的话总不能开 1000 个TCP 连接吧,你的电脑同意 NAT 也不一定会同意。所以答案是:有。Chrome 最多允许对同一个 Host 建立六个 TCP 连接。不同的浏览器有一些区别。
了解完上面的机制,那现代浏览器访问的HTML如果包含几十个图片标签,这些图片是以什么方式、什么顺序、建立了多少连接、使用什么协议被下载下来的呢?
如果图片都是 HTTPS 连接并且在同一个域名下,那么浏览器在 SSL 握手之后会和服务器商量能不能用 HTTP2,如果能的话就使用 Multiplexing 功能在这个连接上进行多路传输。不过也未必会所有挂在这个域名的资源都会使用一个 TCP 连接去获取,但是可以确定的是 Multiplexing 很可能会被用到。
如果发现用不了 HTTP2 呢?或者用不了 HTTPS(现实中的 HTTP2 都是在 HTTPS 上实现的,所以也就是只能使用 HTTP/1.1)。那浏览器就会在一个 HOST 上建立多个 TCP 连接,连接数量的最大限制取决于浏览器设置,这些连接会在空闲的时候被浏览器用来发送新的请求,如果所有的连接都正在发送请求呢?那其他的请求就只能等等了。