iOS-你真的了解 HTTP 吗？

序言

本文主要介绍完整HTTP请求与响应包含的必要元素 HTTP不同版本之间的差异。

目录

• HTTP简介
• 主要特点
• HTTP之URL详解
• URI，URL，URN的区别
• HTTP之请求消息Request详解
• HTTP之响应消息Response详解
• HTTP之状态码
• HTTP版本简介
• HTTP请求方法
• HTTP工作原理

一 HTTP简介

HTTP协议是Hyper Text Transfer Protocol（超文本传输协议）的缩写,是用于从万维网（WWW:World Wide Web ）服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。

HTTP是一基于TCP/IP通信协议来传递数据（HTML 文件, 图片文件, 查询结果等）。

HTTP是一个属于应用层的面向对象的协议，由于其简捷、快速的方式，适用于分布式超媒体信息系统。它于1990年提出，经过几年的使用与发展，得到不断地完善和扩展。目前在WWW中使用的是HTTP/1.0的第六版，HTTP/1.1的规范化工作正在进行之中，而且HTTP-NG(Next Generation of HTTP)的建议已经提出。

HTTP协议工作于客户端-服务端架构为上。浏览器作为HTTP客户端通过URL向HTTP服务端即WEB服务器发送所有请求。Web服务器根据接收到的请求后，向客户端发送响应信息。

image.png

二 主要特点

• 简单快速：客户向服务器请求服务时，只需传送请求方法和路径。请求方法常用的有GET、HEAD、POST。每种方法规定了客户与服务器联系的类型不同。由于HTTP协议简单，使得HTTP服务器的程序规模小，因而通信速度很快。

• 灵活：HTTP允许传输任意类型的数据对象。正在传输的类型由Content-Type加以标记。

• 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。

• 无状态：HTTP协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面，在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。

• 支持B/S及C/S模式

三 HTTP之URL

HTTP使用统一资源标识符（Uniform Resource Identifiers, URI）来传输数据和建立连接。URL是一种特殊类型的URI，包含了用于查找某个资源的足够的信息

URL:全称是UniformResourceLocator, 中文叫统一资源定位符,是互联网上用来标识某一处资源的地址

接下来详解 URL 的各部分组成，以 http://www.aspxfans.com:8080/news/index.asp?boardID=5&ID=24618&page=1#name 为例子

• 协议部分
• 域名部分
• 端口部分
• 虚拟目录部分
• 文件名部分
• 锚部分
• 参数部分

• 1 协议部分：该URL的协议部分为http:，这代表网页使用的是HTTP协议。在Internet中可以使用多种协议，如HTTP，FTP等等本例中使用的是HTTP协议。在HTTP后面的//为分隔符

• 2 域名部分：该URL的域名部分为www.aspxfans.com。一个URL中，也可以使用IP地址作为域名使用

• 3 端口部分：跟在域名后面的是端口，域名和端口之间使用:作为分隔符。端口不是一个URL必须的部分，如果省略端口部分，将采用默认端口

• 4 虚拟目录部分：从域名后的第一个/开始到最后一个/为止，是虚拟目录部分。虚拟目录也不是一个URL必须的部分。本例中的虚拟目录是/news/

• 5 文件名部分：从域名后的最后一个/开始到?为止，是文件名部分，如果没有?,则是从域名后的最后一个/开始到#为止，是文件部分，如果没有？和#，那么从域名后的最后一个/开始到结束，都是文件名部分。本例中的文件名是index.asp。文件名部分也不是一个URL必须的部分，如果省略该部分，则使用默认的文件名

• 6 锚部分：从#开始到最后，都是锚部分。本例中的锚部分是name。锚部分也不是一个URL必须的部分

• 参数部分：从？开始到#为止之间的部分为参数部分，又称搜索部分、查询部分。本例中的参数部分为boardID=5&ID=24618&page=1。参数可以允许有多个参数，参数与参数之间用&作为分隔符。

参考 详解URL的组成

四 URI，URL，URN 的区别

4.1 URI，是uniform resource identifier，统一资源标识符，用来唯一的标识一个资源。

URI一般由三部组成：

• 访问资源的命名机制
• 存放资源的主机名
• 资源自身的名称，由路径表示，着重强调于资源

4.2 URL是uniform resource locator，统一资源定位器，它是一种具体的URI，即URL可以用来标识一个资源，而且还指明了如何locate这个资源。

URL是Internet上用来描述信息资源的字符串，主要用在各种WWW客户程序和服务器程序上，特别是著名的Mosaic。
采用URL可以用一种统一的格式来描述各种信息资源，包括文件、服务器的地址和目录等

URL一般由三部组成

• 协议(或称为服务方式)
• 存有该资源的主机IP地址(有时也包括端口号)
• 主机资源的具体地址。如目录和文件名等

4.3 URN，uniform resource name，统一资源命名，是通过名字来标识资源，比如 mailto:java-net@java.sun.com。

URI是以一种抽象的，高层次概念定义统一资源标识，而URL和URN则是具体的资源标识的方式。URL和URN都是一种URI。笼统地说，每个 URL 都是 URI，但不一定每个 URI 都是 URL。这是因为 URI 还包括一个子类，即统一资源名称 (URN)，它命名资源但不指定如何定位资源。上面的 mailto、news 和 isbn URI 都是 URN 的示例。

理解

• URI是一个父类，它有两个子类，分别是URL和URN

五 HTTP之请求消息Request

客户端发送一个HTTP请求到服务器的请求消息包括以下四部分

• 请求行（request line）
• 请求头部（headerField）
• 空行
• 请求数据（请求体body）

HTTP请求消息结构.png

Get请求例子，使用Charles抓取的request：

image.png

1 请求行 - 用来说明请求类型,要访问的资源以及所使用的HTTP版本

请求行包括请求方法（Method）、请求统一资源标识符（URI），HTTP 版本号

解释

• 1 请求方法就是我们所熟悉的POST、GET、HEAD、PUT等
• 2 URI就是URL中排除掉Host剩下的部分，也就是资源在服务器本地上的路径
• 3 HTTP版本号目前主流的版本是1.1(1999年开始采用)，最新的版本是2.0(2015年5月发布)。不同版本之间差异下面会再展开

2 请求头 - 紧接着请求行（即第一行）之后的部分，用来说明服务器要使用的附加信息

• Host 目标服务器的网络地址
• Accept 让服务端知道客户端所能接收的数据类型，如text/html
• Content-Type body中的数据类型，如application/json;
• Accept-Language客户端的语言环境，如zh-cn
• Accept-Encoding 客户端支持的数据压缩格式，如gzip
• User-Agent 客户端的软件环境，我们可以更改该字段为自己客户端的名字，比如QQ music
• Connection keep-alive，该字段是从HTTP1.1才开始有的，用来告诉服务端这是一个持久连接，“请服务端不要在发出响应后立即断开TCP连接”。
• Content-Length body的长度，如果body为空则该字段值为0。该字段一般在POST请求中才会有。POST请求的body请求体也有可能是空的，因此POST中Content-Length也有可能为0
• Cookie 记录者用户信息的保存在本地的用户数据，如果有会被自动附上

值得一提的是，在iOS中当你发送一个任意请求时，不管你愿不愿意，NSURLRequest都会自动帮你记录你所访问的URL上设置的cookie。在iOS中用NSHTTPCookieStorage表示，是一个单例。通过它可以获取目前被自动保存的所有cookie。

NSHTTPCookieStorage *cookieJar = [NSHTTPCookieStorage sharedHTTPCookieStorage]; 
for (NSHTTPCookie *cookie in [cookieJar cookies]) { 
    NSLog(@"%@", cookie);
}

想要了解更多的请求头信息，可以查看 HTTP响应头和请求头信息对照表

3 空行 请求头部后面的空行是必须的

即使第四部分的请求数据为空，也必须有空行。

4 请求体 可以添加任意的其他数据

真正需要发给服务端的数据，在使用POST-multipart上传请求中请求体就是上传文件的二进制NSData类型数据；

• 在GET请求中请求体为空；
• 在普通的POST请求中请求体就是一些表单数据

在iOS中一般用NSURLRequest与NSMutableURLRequest的HTTPBody属性表示，添加body用

-[NSMutableURLRequest setHTTPBody:]

POST请求例子，使用Charles抓取的request：

image.png

第一部分：请求行，第一行明了是post请求，以及http1.1版本。
第二部分：请求头部，第二行至第十二行。
第三部分：空行，第十三行的空行。
第四部分：请求数据，第十四行。

六 HTTP之响应消息Response

一般情况下，服务器接收并处理客户端发过来的请求后会返回一个HTTP的响应消息。

HTTP响应也由四个部分组成，分别是：状态行、消息报头、空行和响应正文。

image.png

第一部分：状态行，由HTTP协议版本号， 状态码， 状态消息 三部分组成。

第一行为状态行，（HTTP/1.1）表明HTTP版本为1.1版本，状态码为200，状态消息为（ok）

第二部分：消息报头，用来说明客户端要使用的一些附加信息

第二行到第八行为消息报头，

• Date:生成响应的日期和时间；
• Content-Type:application/json; charset=UTF-8
• ...

第三部分：空行，消息报头后面的空行是必须的

第四部分：响应正文，服务器返回给客户端的文本信息。

空行后面的json部分为响应正文。

七 HTTP之状态码

状态代码有三位数字组成，第一个数字定义了响应的类别，共分五种类别:

• 1xx：指示信息--表示请求已接收，继续处理
• 2xx：成功--表示请求已被成功接收、理解、接受
• 3xx：重定向--要完成请求必须进行更进一步的操作
• 4xx：客户端错误--请求有语法错误或请求无法实现
• 5xx：服务器端错误--服务器未能实现合法的请求

常见状态码：

200 OK                        //客户端请求成功
400 Bad Request               //客户端请求有语法错误，不能被服务器所理解
401 Unauthorized              //请求未经授权，这个状态代码必须和WWW-Authenticate报头域一起使用 
403 Forbidden                 //服务器收到请求，但是拒绝提供服务
404 Not Found                 //请求资源不存在，eg：输入了错误的URL
500 Internal Server Error     //服务器发生不可预期的错误
503 Server Unavailable        //服务器当前不能处理客户端的请求，一段时间后可能恢复正常

八 HTTP版本简介

这里把HTTP版本简单分为三类：1.1之前，1.1，2.0，针对这三类做个主要差异的介绍：

8.1 HTTP 1.1 之前

• 不支持持久连接
• 一旦服务器对客户端发出响应就立即断开TCP连接
• 无请求头跟响应头
• 客户端的前后请求是同步的
• 下一个请求必须等上一个请求从服务端拿到响应后才能发出，有点类似多线程的同步机制。

8.2 HTTP 1.1

与1.1之前的版本相比，做了以下性能上的提升

• 增加请求头跟响应头
• 支持持久连接
• 客户端通过请求头中指定Connection为keep-alive告知服务端不要在完成响应后立即释放连接
• HTTP是基于TCP的
• 在HTTP1.1中一次TCP连接可以处理多次HTTP请求
• 客户端不同请求之间是异步的，下一个请求不必等到上一个请求回来后再发出，而可以连续发出请求，有点类似多线程的异步处理。

8.3 HTTP 2.0

本着向下兼容的原则，1.1版本有的特性2.0都具备，也使用相同的API。

• 但是2.0将只用于https网址。
• 由于2.0的普及还需要比较长的一段时间，这里不展开。

8.4 对比

我们重点关注一下当前1.1版本所做几点改变。

支持持久连接有什么好处呢？

HTTP是基于TCP连接的，如果连接被频繁地启动然后断开就会花费很多资源在TCP三次握手以及四次挥手上，效率低下。以请求一个网页为例，我们知道，一个html网页上的图片资源并不是直接嵌入在网页上，而只是提供url，图片仍需要额外发HTTP 请求去下载。一个网页从请求到最终加载到本地往往需要经过过个HTTP请求。在1.1版本之前请求一个网页就需要发生多次”握手-挥手”的过程，每次连接之间相互独立；而1.1及之后的版本最少只需要一次就够。

再来就是请求异步，其好处参考多线程异步处理

九 HTTP请求方法

根据HTTP标准，HTTP请求可以使用多种请求方法。

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

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

方法详解

• GET 请求指定的页面信息，并返回实体主体。
• 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
• 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。
• PUT 从客户端向服务器传送的数据取代指定的文档的内容。
• DELETE 请求服务器删除指定的页面。
• 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。
• OPTIONS 允许客户端查看服务器的性能。
• TRACE 回显服务器收到的请求，主要用于测试或诊断。

十 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。例如，http://www.oakcms.cn。

• 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;

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本文参考
iOS HTTP、Socket、TCP的区别
关于HTTP协议，一篇就够了