HTTP/2：让网络飞起来

今天我们来聊聊一个让网络飞起来的技术——HTTP/2。你可能已经听说过 HTTP/2，但是你知道它是什么吗？为什么我们需要它？它和我们正在使用的 HTTP/1.1 有什么区别？别急，接下来我们将一一揭晓。

一、HTTP/2 的基本概念和背景

HTTP/2，全名是 Hypertext Transfer Protocol Version 2，是 HTTP 协议的最新版本。它的起源可以追溯到 Google 的 SPDY 项目，该项目的目的是解决 HTTP/1.1 的一些性能问题。HTTP/2 继承了 SPDY 的许多优点，并在此基础上进行了进一步的改进。

那么，为什么我们需要 HTTP/2 呢？这是因为 HTTP/1.1 虽然经过了多年的使用和改进，但仍然存在一些问题，如头部冗余、无法并行处理请求等。HTTP/2 正是为了解决这些问题，提高网络性能而诞生的。

二、HTTP/2 的主要特性和优势

HTTP/2 引入了许多新的特性，如二进制帧、多路复用、头部压缩、服务器推送等，这些都让 HTTP/2 比 HTTP/1.1 更强大。

2.1 二进制帧

在 HTTP/2 中，所有的通信都是通过二进制帧进行的。每个帧都由一个小的固定大小的头部和一个可选的负载组成。头部包括帧的长度、类型、标志以及帧关联的流的标识符。每个帧的结构如下：

+-----------------+-----------------+-----------------+
| Frame Length    | Frame Type      | Flags           |
+-----------------+-----------------+-----------------+
| Stream Identifier (Associated Stream)              |
+-----------------+-----------------+-----------------+
| Optional Payload                                  
+---------------------------------------------------+

• Frame Length：帧的长度。
• Frame Type：帧的类型。
• Flags：帧的标志。
• Stream Identifier：帧关联的流的标识符。
• Optional Payload：可选的负载。

这种二进制帧的结构使得协议的解析、实现和解耦变得更加容易。而且，由于帧的头部固定，可以减少不必要的网络开销。

2.2 多路复用

多路复用是 HTTP/2 中的一种关键特性。在 HTTP/1.1 中，如果要并行发送多个请求，需要创建多个 TCP 连接，这会消耗大量的资源。而在 HTTP/2 中，多个请求和响应可以在同一个连接上并行传输。这是通过将每个请求或响应分割成多个帧，然后在同一个连接上交错发送这些帧来实现的。每个帧都关联一个流，流的标识符用于区分不同的请求或响应。这种机制大大提高了网络的利用率。

以下是一个简单的示意图，描述了HTTP/2 中帧、流、流的标识符、请求或响应的关系：

+-------------------------------------------------+
| TCP Connection                                  |
|                                                 |
| +------------------+ +------------------+       |
| | Stream 1        | | Stream 2        |  ...  |
| | (Request/Response A) | (Request/Response B) |       |
| | +------+ +------+ | +------+ +------+ |       |
| | |Frame1| |Frame2| | |Frame1| |Frame2| |       |
| | +------+ +------+ | +------+ +------+ |       |
| +------------------+ +------------------+       |
+-------------------------------------------------+

在这个图中，每个 TCP 连接上可以有多个流（Stream 1，Stream 2，…），每个流对应一个请求或响应（Request/Response A，Request/Response B）。每个请求或响应又被分割成多个帧（Frame 1，Frame 2），这些帧交错在同一个连接上发送。

2.3 头部压缩

在 HTTP/1.1 中，每个请求和响应都会发送大量的头部信息，这会占用大量的带宽。HTTP/2 通过引入 HPACK 压缩格式，有效地解决了这个问题。HPACK 使用两个主要的技术来压缩头部：一是静态哈夫曼编码，用于压缩单个头部字段；二是动态表，用于在整个连接过程中缓存和复用之前发送的头部字段。这种机制大大减少了头部的大小，从而节省了带宽。

2.4 服务器推送

服务器推送允许服务器未经客户端请求就发送资源。这是通过服务器发送一个 PUSH_PROMISE 帧来实现的，该帧包含了服务器将要发送的资源的头部字段。然后，服务器可以开始发送这个资源的数据帧，就好像这个资源是由客户端请求的一样。这种机制可以使得客户端更早地获取到资源，从而提高页面的加载速度。

三、HTTP/2 的实现和部署

那么，如何在服务器和客户端实现 HTTP/2 呢？其实大多数现代的 web 服务器和浏览器都已经支持 HTTP/2。你只需要更新你的 web 服务器和浏览器到最新版本，就可以使用 HTTP/2 了。

部署 HTTP/2 也很简单。由于 HTTP/2 完全兼容 HTTP/1.1，你不需要修改任何应用代码，只需要在你的 web 服务器上启用 HTTP/2 即可。

四、HTTP/2 与现有技术的比较

当我们谈论 HTTP/2 时，我们经常会把它和 HTTP/1.1、SPDY、QUIC 等其他网络传输协议进行比较。

相比 HTTP/1.1，HTTP/2 的性能有了显著的提升，如我们前面所说的二进制帧、多路复用、头部压缩、服务器推送等。

相比 SPDY，HTTP/2 在其基础上进行了进一步的改进，如引入了二进制帧，改进了头部压缩算法等。

相比 QUIC，HTTP/2 更加稳定和成熟，而 QUIC 还在实验阶段，但 QUIC 有一些更先进的特性，如基于 UDP 的传输，我们可以期待其未来的发展。

五、HTTP/2 与 Web 性能优化

最后，我们来谈谈 HTTP/2 如何影响现有的 Web 性能优化策略。

在 HTTP/1.1 的时代，我们有很多优化策略，如文件合并、图片雪碧图、域名分片等，这些都是为了解决 HTTP/1.1 的限制。但在 HTTP/2 中，这些优化策略可能就不再需要了，甚至可能会适得其反。

• 文件合并：在 HTTP/2 中，由于支持多路复用，我们不再需要将多个文件合并为一个文件，以减少请求次数。反而，保持文件的独立，可以让浏览器更好地进行缓存和并行处理。

• 图片雪碧图：在 HTTP/2 中，由于支持多路复用，我们不再需要将多个图片合并为一个雪碧图，以减少请求次数。反而，保持图片的独立，可以让浏览器更好地进行缓存和并行处理。

• 域名分片：在 HTTP/2 中，由于支持多路复用，我们不再需要将资源分散到多个域名，以增加并行连接数。反而，使用一个域名，可以让浏览器更好地进行连接复用。

因此，我们在 HTTP/2 下，需要重新思考我们的 Web 性能优化策略，以充分利用 HTTP/2 的特性。

六、结束语：让 HTTP/2 助力你的 Web 开发

好了，通过上面的介绍，相信你对 HTTP/2 有了更深的理解。HTTP/2 是一个强大的网络传输协议，它为我们的 Web 开发带来了许多优势。希望你能在你的项目中尝试使用 HTTP/2，让你的网站飞起来！