HTTP 协议完全解析

HTTP 的全称是 HyperText Transfer Protocol (超文本传输协议)的缩写，是一种建立在 TCP 上的无状态连接。HTTP 是互联网的 基础协议 ，用于客户端与服务器之间的通信，它规定了客户端和服务器之间的 通信格式 ，包括请求与响应的格式。

基本的工作流程是客户端发送一个 HTTP 请求，服务端收到请求开始处理，处理结束返回给客户端结果，客户端对结果进行处理并展示。

现在最流行的 HTTP 版本还是 1997 年发布的 HTTP/1.1。

目录

• HTTP 的工作方式
• HTTP 的报文格式
• HTTP 起始行
• HTTP 请求方法
• HTTP 响应码
• HTTP Headers

一、 HTTP 的工作方式

1.1 请求过程

客户端向服务端发送一段请求报文，服务端收到后，返回响应报文，客户端对响应内容进行展示。

一个 HTTP 的请求必定是 由客户端发起，服务器端回复响应 。服务器在没有接收到请求之前不会发送响应。

名词解释

客户端：请求访问文本或图像等资源的一端。

服务端：提供资源响应的一端。

资源：网络上的一切内容都是资源，无论是图片文字还是动态代码。

1.2 请求方式

web 浏览器请求：

请求过程如下 :arrow_down:

1. 用户输入地址后回车或点击链接
2. 浏览器拼装 HTTP 报文并发送请求给服务器
3. 服务器处理请求后，发送响应报文给浏览器
4. 浏览器解析响应报文并使用渲染引擎显示到界面

APP 客户端请求：

请求过程如下 :arrow_down:

1. 用户点击或界面自动触发联网需求
2. Android 代码调用拼装 HTTP 报文并发送请求到服务器
3. 服务器处理请求后发送响应报文给手机
4. Android 代码处理响应报文并作出相应处理(如储存数据、加工数据、显示数据到界面)

1.3 报文是什么

报文是在 HTTP 应用程序之间发送的 数据块 。这些数据块以一些文本的元信息 (meta 标签中的信息) 开头，描述了报文的内容及含义。

每条报文都包含 一条来自于客户端的请求，或者一条来自于服务端的响应 。

它由 3 部分组成：对报文进行描述的「 起始行 」、包含属性的「 首部(Header) 」以及可选的、包含数据的「 主体(body) 」

二、HTTP 的报文格式

2.1 请求报文的格式

<method> <path> <HTTP version>
<headers>

<entity-body>
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2.2 响应报文的格式

(注意， 只有起始行的语法与请求报文有所不同 )

<HTTP version> <status code> <reason-phrase>
<headers>

<entity-body>
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下面是对各部分的简要描述，后面会详细介绍。

• 方法 (method) 客户端希望服务器对资源执行的动作，常见的方法有 Get、Post、HEAD 等。
• 请求路径 (path) 请求的 URL 描述了要对哪个资源执行这个方法，是给服务器看的。
• HTTP 版本(HTTP version)
• 状态码(status code) 不同状态码对应不同的响应状态
• 原因短句(reason-phrase) 对状态码进行简单的描述。
• 首部(headers) 包含许多键值对，是对响应数据的一些格式信息。

三、 Method(请求方法)

最常见的请求方法就是 GET 和 POST 了。除此之外还有 PUT 、 DELETE 、 HEAD 等。

GET

• 最常见的请求方式
• 指定请求路径，向服务器请求资源
• 只获取资源，不对服务器数据进行修改
• 不发送 body

GET  /users/1  HTTP/1.1
Host: api.github.com
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对应的 Retrofit 的代码：

@GET("/users/{id}")
Call<User> getUser(@Path("id") String id, @Query("gender") String gender);
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Post

• 用户增加或者修改资源
• 包含 body，发送给服务器的内容写在 body 里面

POST  /users  HTTP/1.1
Host: api.github.com
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
Content-Length: 13
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对应的 Retrofit 的代码：

@FormUrlEncoded
@POST("/users")
Call<User> addUser(@Field("name") String name, @Field("gender") String
gender);
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PUT

• 用于修改资源
• 包含 body，发送给服务器的内容写在 body 里面

PUT  /users/1  HTTP/1.1
Host: api.github.com
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
Content-Length: 13
复制代码

对应的 Retrofit 的代码：

@FormUrlEncoded
@PUT("/users/{id}")
Call<User> updateGender(@Path("id") String id, @Field("gender") String
gender);
复制代码

DELETE

• 用于删除资源
• 不发送 body

DELETE  /users/1  HTTP/1.1
Host: api.github.com
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对应的 Retrofit 的代码：

@DELETE("/users/{id}")
Call<User> getUser(@Path("id") String id, @Query("gender") String gender);
复制代码

HEAD

• HEAD 与 GET 的使用方式完全相同。
• 区别在于， HEAD 请求的返回响应中没有 Body
• 用途：比如下载需求，返回的 Headers 中有下载内容的大小，可以用于显示进度。

小知识点

GET 、 PUT 、 DELETE 都是 幂等 操作，就是说，请求一次和请求多次的结果是一样的。 比如，GET 请求一个数据，请求一次和请求十次返回的结果是一样的，PUT 同样修改一个数据，修改一次和修改十次，结果也都是一样的。

四、状态码(status code)

状态码是对结果进行类型化的描述的，比如「请求成功」、「内容未找到」等 主要分为 5 类。

1xx：临时性消息。

100：继续发送
101：正在切换协议
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2xx：成功。

200：OK (最常见) 
201：创建成功
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3xx：重定向。

301：域名永久移动
302：暂时移动
304：内容未改变，请求被重定向到客户端本地缓存
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4xx：客户端错误

400：客户端请求错误，服务器不理解请求的语法。
401：未授权，要求进行身份验证。
403：被禁止，服务器拒绝请求。
404：找不到内容，服务器找不到请求的网页。(最常见)
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5xx：服务器错误

500：服务器内部错误 (最常见)
503：服务不可用
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五、首部(Headers)

首部包含多个请求头，是用来描述消息的元数据(meta data)。

首部字段有很多，主要分为以下几类：

• 通用首部 => 提供了与报文相关的最基本的信息
• 请求首部 => 只在请求报文中有意义的首部
• 响应首部 => 只在响应报文中有意义的首部
• body 首部 => 描述 body 的首部

下面我们就说一些比较常用的。

5.1 通用首部

Date

提供日期和时间标志，说明报文是在什么时间创建的。

Date: Tue, 12 Feb 2019 07:32:07 GMT
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Connection

允许客户端和服务器指定与请求/响应连接有关的选项。

Connection: keep-alive
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其他通用首部

Via: 显示报文经过的中间节点（代理、网关）。

via: cache25.l2ot7-1[0,304-0,H], cache25.l2ot7-1[1,0], cache5.us14[342,200-0,H]
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Transfer-Encoding: 告知接收端为了保证报文的可靠传输，对报文采用了什么编码方式。

Transfer-Encoding: chunked
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Cache-Control: 指定缓存的控制方式。

cache-control: no-store, no-cache, must-revalidate, proxy-revalidate
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5.2 请求首部

Host

给出了接收请求的服务器的主机名和端口。(注意:不是在网络上用于寻址的，⽽是在目标服务器上定位子服务器。)

Host: api.github.com
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Accept

用来告诉 服务端 客户端会接受的媒体类型，包括客户端需要什么，可以使用什么，以及不想要什么。

Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8

'*' 用来表示通配符。
;q= (q-factor weighting)
值代表优先顺序，用相对质量价值表示，又称为权重。
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Accept-Charset

用来告知服务器，客户端可以处理的字符集类型。

Accept-Charset: utf-8, iso-8859-1;q=0.5
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Accept-Encoding

用来将客户端能够理解的内容编码方式告知服务器，服务端会选择一个客户端提议的方式。

Accept-Encoding: gzip, deflate, br

gzip：表示采用 Lempel-Ziv coding (LZ77) 压缩算法，以及32位CRC校验的编码方式。
compress：采用 Lempel-Ziv-Welch (LZW) 压缩算法。
deflate：采用 zlib 结构和 deflate 压缩算法。
br：表示采用 Brotli 算法的编码方式。
identity：用于指代自身（例如：未经过压缩和修改）。除非特别指明，这个标记始终可以被接受。
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Accept-Language

用来告诉服务器，客户端能够理解 哪些语言

Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en;q=0.8
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Range

告诉服务器，客户端要获取哪段数据。 主要用于： 断点续传 、 多线程下载 。

语法：
Range: <unit>=<range-start>-<range-end>, <range-start>-<range-end>, <range-start>-<range-end>
<unit>：范围所采用的单位，通常是字节（bytes）。
<range-start>：一个整数，表示在特定单位下，范围的起始值。
<range-end>：一个整数，表示在特定单位下，范围的结束值。这个值是可选的，如果不存在，表示此范围一直延伸到文档结束。

Range: bytes=200-1000, 2000-6576, 19000-
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From

提供了客户端用户的 E-mail 地址， 用处：比如你有一个爬虫程序，那么 Form 首部应该随请求一起发送，这样的话，在服务器遇到问题的时候，例如爬虫发送了过量的、不希望收到的或者不合法的请求时，站点管理员可以联系到你。

5.3 响应首部

Server

包含了处理请求的源头服务器所用到的软件相关信息

Server: Apache-Coyote/1.1
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Set-Cookie

用来由服务器端向客户端发送 cookie。

会话期 cookies 将会在客户端关闭时被移除。 
会话期 cookie 不设置 Expires 或 Max-Age 指令
Set-Cookie: sessionid=38afes7a8; HttpOnly; Path=/

持久化 Cookie 不会在客户端关闭时失效，而是在特定的日期（Expires）或者经过一段特定的时间之后（Max-Age）才会失效。

Set-Cookie: id=a3fWa; Expires=Wed, 21 Oct 2015 07:28:00 GMT; Secure; HttpOnly
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Accept-Ranges

响应中出现，表示服务器支持按字节来取范围数据

语法：
Accept-Ranges: bytes
Accept-Ranges: none
none：不支持任何范围请求单位，由于其等同于没有返回此头部，因此很少使用。
bytes：范围请求的单位是 bytes （字节）。

Accept-Ranges: bytes
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5.4 Body 首部

由于请求与响应中都可以包含 body部分，所以在请求报文与响应报文中都可以出现这部分字段。

Location

指定的是需要将页面重新定向至的地址。一般在响应码为 3xx 的响应中才会有意义。

Location: /index.html
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Content-Type

告诉客户端实际返回的内容的内容类型。 主要分为 4 类。

• text/html

请求 Web ⻚面时返回响应的类型，Body 中返回 html 文本。

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html; charset=utf-8
Content-Length: 853
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <meta charset="utf-8">
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• x-www-form-urlencoded

Web ⻚面纯⽂本表单的提交方式

POST  /users  HTTP/1.1
Host: api.github.com
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
Content-Length: 27
name=xxtlant&gender=male
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• multitype/form-data

Web ⻚面含有⼆制⽂件时的提交方式。

POST  /users  HTTP/1.1
Host: hencoder.com
Content-Type: multipart/form-data; boundary=----
WebKitFormBoundary7MA4YWxkTrZu0gW
Content-Length: 2382
------WebKitFormBoundary7MA4YWxkTrZu0gW
Content-Disposition: form-data; name="name"
rengwuxian
------WebKitFormBoundary7MA4YWxkTrZu0gW
Content-Disposition: form-data; name="avatar"; filename="avatar.jpg"
Content-Type: image/jpeg
JFIFHHvOwX9jximQrWa......
------WebKitFormBoundary7MA4YWxkTrZu0gW--
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• application/json , image/jpeg , application/zip ...

单项内容(⽂本或非⽂本都可以)，用于 Web Api 的响应或者 POST / PUT 的请求。

请求中提交 JSON

POST /users HTTP/1.1
Host: api.github.com
Content-Type: application/json; charset=utf-8
Content-Length: 38
{"name":"xxtlant","gender":"male"}
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响应中返回 JSON

Date: Tue, 12 Feb 2019 08:04:14 GMT
Content-Type: application/json; charset=utf-8
Transfer-Encoding: chunked
Server: GitHub.com
Status: 200 OK

{"login": "xxtlant",
"id": 18342980,
"node_id": "MDQ6VXNlcjE4MzQyOTgw",
"avatar_url": "https://avatars2.githubusercontent.com/u/18342980?v=4",
"gravatar_id": "",
....
复制代码

请求中提交⼆进制内容

POST /user/1/avatar HTTP/1.1
Host: hencoder.com
Content-Type: image/jpeg
Content-Length: 1575
JFIFHH9......
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相应中返回⼆进制内容

HTTP/1.1 200 OK
content-type: image/jpeg
content-length: 1575
JFIFHH9......
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Content-length

用来指明发送给接收方的消息主体的大小。

Content-Length: <length>
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Content-Encoding

用于对特定媒体类型的数据进行压缩。 这个消息用来告知客户端应该怎样解码才能获取在 Content-Type 中的媒体类型内容。

Content-Encoding: gzip

其值受 Accept-Encoding 影响
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与此对应，Content-Language 也与 Accept-Language 对应。

六、参考链接

• HTTP
• HTTP Headers
• HTTP 协议入门