自1997年HTTP/1.1发布之后，HTTP/1.1便迅速占领了市场，时至今日(2022年)仍是当前使用最广泛的http协议。
但是，这并不能说明HTTP/1.1就完美无缺了，仍然存在很多问题。

HTTP1.1 当前存在的问题

  当前HTTP1.1其实在协议本身的格式以及功能上在经历过HTTP0.9、HTTP1.0等几次迭代之后，已经逐渐趋于稳定。当前协议的主要问题是：协议制定初期原始依赖的底层协议带来的问题，即依赖TCP带来的问题：效率慢。

  在http协议制定初期，谁也不会想到一个小小的浏览器能够出现这么丰富多彩的内容，最初的设定，仅仅是为了发布和共享文件，根本不会考虑”交互”的体验问题，压根想象不到当今的浏览器客户端一个页面下来，会产生这么多的请求。当初的设定很简单：只是为了让欧洲的学者之间能够共享文件，保证学术信息的分享；所以，可靠性是当初优先考虑的问题，TCP是可靠连接，理所当然就选择了TCP。

  可是后来随着互联网的发展，当初选择TCP作为底层协议的弊端逐渐凸显：建立连接复杂，效率低。TCP建立连接需要三次握手和四次挥手，创建和断开过程繁琐，效率很低。

  在http1.1协议之前，每一个请求都要新建一个链接；已知平均一个站点有65 ~ 79个请求(2019年统计)，那么打开这么一个网站，就需要 65 ~ 79次请求…好在在http1.1之后新增了keep-alive字段，可以复用原有的TCP链接，无需每来一个请求就三次握手创建一个TCP链接，也无需一个响应结束四次挥手关闭一个TCP链接，在一定程度上提高了整体协议效率。但是，依然存在其他问题，例如：对头阻塞问题(Head-of-line blocking)。在http1.1协议下，同一个网站内所有HTTP请求的请求顺序是流水线式的顺序执行的，即虽然可能共用了同一个TCP链接通道，但是同一个TCP链接通道下的两个请求会存在阻塞等待的情况：如果前一个HTTP请求没有处理完，第二个http请求只能阻塞等待，这样停滞时间会影响整体协议的传输效率。并且，在不同的浏览器中，同一域名下并发连接的数目都是有限的，例如Chrome浏览器，同一域名下只允许最多6个并发连接数，这样一来，如果平均一个网站需要 65 ~ 79 个http请求(2019年官方统计数据)，假设都在同一域名下，至少需要 65 / 6 11个请求等待，才能将所有请求发送完毕。而且假设其中一个链接通道中某个请求延迟或者等待，将直接阻塞后面队列中的请他请求的请求时间。

HTTP2.0 做的改进

  为提高http的整体性能，http2.0在不改变当前协议整体格式及语义的前提下，对http协议的传输进行了优化，使得http2.0的整体传输效率得到了很大的提升。
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HTTP2.0的改进主要是针对HTTP性能的提升。

  影响http网络通信性能的因素主要有两个：延迟 和 带宽。随着硬件能力的不断提升以及5G的普及，带宽逐渐不是影响网络通信效率的因素，延迟成了影响http网络通信的主要因素。而想要提升延迟，需要从网络协议的本身来找原因。早在2009年，Google就开始了对提升http性能的因素做研究；当时研发了一种叫做SPDY的协议，并在2012年得到了Chrome、Firefox以及Opera等浏览器的支持，并成功应用到了Google、Twitter、Facebook等大型网站中来；从此以后，越来越多的公司想要使用SPDY。

  HTTP官方看到了这个趋势，决定仿照依赖SPDY协议的模型，对HTTP协议进行改造，于是就有了现在的HTTP2.0。前期HTTP2.0基本继承了SPDY协议，后来又在此基础上做了扩展。与SPDY协议类似，HTTP2.0遵循了如下原则：

• 目标是提升网络加载速度50%以上
• 禁止让当前HTTP用户做兼容修改，做到用户应用无感知切换
• 尽量的减少对当前网络协议结构的修改

  HTTP2.0和SPDY的原理很简单，就是仿照TCP的拆包解包来解决当前HTTP的队头阻塞(Head-of-Line blocking）的问题，以实现多个请求并发传输、多路复用的效果。

下面，就来详细说说http2.0的改进：

HTTP2.0 二进制分帧

  二进制分帧，算是HTTP2.0最重大的改变了，HTTP2.0的多路复用就是基于这个才得以实现。

  二进制分帧是在当前HTTPS的TLS协议之上，抽象了一层（也就是说，使用HTTP2.0的前提是必须使用HTTPS）。可以在传输的时候把一个请求拆分成多个很小的数据包，多个请求可以同时拆成许多数据包一起发送，到了服务端，服务端再根据数据包的序号进行拼接，得到完整的每一个请求。

  这些拆分的请求最小粒度叫frame，按照类型可分为两类结构：Headers frame和data frame。headers frame是对请求头做了抽象，data frame是针对请求体做了抽象。

除了frame结构外，整个二进制分帧层还有message、stream两种数据结构，这几种数据结构存在包含关系：frame最小，message包含多个frame，stream包含多个message； frame、message、stream三种数据结构共同构成了http2.0的二进制分帧层。三种数据结构的联系和作用分别如下：

• frame是最小的传输单位，内部有特殊标识，能够区分此frame属于哪个stream
• message是逻辑层面的东西，在具体实现中没有体现，多用于表示是请求message还是相应message，一个messsage包含多个frame
• stream是HTTP2.0传输的最大粒度的”包”，它包含唯一性字段和优先级信息，能够包含请求或者相应message。

那么，http2.0具体是怎样实现多路复用、解决http1.1的队头阻塞(head of block)问题的呢？

首先，http2.0的所有请求都只在一条tcp连接中传输的，http2.0会把当前所有请求拆成无数小的frame(其实这时候已经区分出不同stream了)

然后根据各个frame中的标识信息(frame中标有stream标识)，组成一个个的stream，最后把各种的stream在一条tcp双向管道中进行传输。

注意：虽然二进制分帧协议中有message结构，但是，这只是一种逻辑层面的结构，用于区分是请求还是响应信息片段，并不参与真正的协议实现。底层实现仅仅有stream和frame

client端和server端在收到各类stream后，根据steam的标识，拼出完整的请求或者响应stream数组，再根据stream数组中的frame信息，解析出完整的请求或者响应信息。

这样，就实现了http在传输过程中的多路复用。

值得一提的是，在http2.0在传输过程中，我们不再使用纯文本，而是把请求的数据都采用二进制(0或者1)的形式进行传输，这样也减少文本转义带来的额外性能开销；

HTTP2.0 头部压缩

  在http1.1传输过程中，请求体可以根据 gzip进行压缩，但是对请求头没有做处理，随着网站请求量的增多，在http2.0之后，对请求头也做了压缩处理。

  对于一个站点，大部分的请求中请求头的信息都是重复的，不同的仅仅只有少数头部属性。

为了增加传输速率，http2.0在传输的时候，会维护一张请求头部信息的哈希表，并同时存储在客户端和服务端，每次传输的时候，如果发现传输的头部信息在哈希表中已经存在，则只传哈希表的index值，不再传输具体的内容，这样一来，就极大减少了数据的传输。同时，如果有新的头部字段，这张哈希表也会动态的在客户端以及服务端增加新值，后续再有相同字段的时候，将不会再传输，只会传哈希表的index值。

  事实上，上文所谓的那张哈希表细分下来是两张表：一张叫静态表，一张叫动态表。静态表是存放HTTP协议本身固定的一些常见值:

动态表存放一些网站特定的属性字段，而且会随着请求中字段的变化而进行增加。

之后，请求头的内容变成了除少量header字段外大部分是哈希表index值的数据；但是这还没有结束，http2.0还会将现有的数据内容进行霍夫曼编码处理，再一次进行压缩。

以上便是http2.0头部压缩的算法，叫做HACK算法。

HTTP2.0 数据推送

  不同于http1.1的请求-响应模式，http2.0可以由服务端向客户端推送消息，但这里的推送方式又有别于tcp、或者websocket的双向通信，有一定的局限性。

  在常见的http1.1协议下，client端和服务端严格按照 “请求-响应”的方式进行通信。这样会出现一种情况：某些请求显得很多余。例如，请求一个网站页面，在返回主要的html文件后，html文件中内联的css
、js等文件内容必须通过额外的客户端请求，才能从服务端拿到数据；而这些内联的数据文件，是一定且必须拿到的，这样看来，http1.1场景下，这些内联的数据文件必须由客户端再次发起请求，才能得到服务端的响应数据；而在http2.0的场景下，服务端会根据文件中关联的其他文件，预判并主动推送下次请求中必须的数据。http2.0的数据推送仅限于此了，不同于tcp、websocket的双向通信，要特别注意。

这里可能会有人要问：“http提供了缓存能力，如果推送来的数据客户端缓存里有，该怎么办？”
其实很简单，如果服务端推送数据过来，客户端可以针对推送的数据自行选择放弃或者保存，但是如果客户端将推送来的数据主动放弃，这样其实就白白浪费了一次http响应传输；http2.0还有更好的方式是将客户端已有的缓存信息标识告诉服务端，服务端通过判断之后，只推送不存在的数据信息即可。