前端性能优化的另一种方式——HTTP2.0

最近在读一本书叫《web性能权威指南》谷歌公司高性能团队核心成员的权威之作。

一直听说HTTP2.0，对此也仅仅是耳闻，没有具体研读过，这次正好有两个篇章，分别讲HTTP1.1和HTTP2.0。

两者还能好好对比一下，两者之间的巨大区别，以及HTTP2.0解决了哪些实际问题。

无论什么网络，也不管所用网络协议是什么版本，所有应用都应该致力于消除或减少不必要的网络延迟，将需要传输的数据压缩至最少。

HTTP2.0就是为了做这些优化而出现的。

一、HTTP1.1的几个特点

1）持久连接

每个TCP连接开始都有三次握手，要经历一次客户端与服务器间完整的往返，而开启了持久化连接就能不必每次都要握手。

在连接中有这个属性的就是打开了持久化连接。下图展示了通过持久 TCP 连接取得 HTML 和 CSS 文件：

2）HTTP管道

持久HTTP多次请求必须严格满足先进先出（FIFO）的队列顺序：发送请求，等待响应完成，再发送客户端队列中的下一个请求。

HTTP管道可以让我们把FIFO队列从客户端（请求队列）迁移到服务器（响应队列）。

这样的话在第一个请求完成后，能马上开始处理第二个请求。

但HTTP 1.x不允许一个连接上的多个响应数据交错到达（多路复用），因而一个响应必须完全返回后，下一个响应才会开始传输。

也就是说即使客户端同时发送了两个请求，而且CSS资源先准备就绪，服务器也会先发送HTML响应，然后再交付CSS。

而HTTP2.0就可以多路复用，并可以按优先级返回响应。

3）度量和控制协议开销

HTTP 1.0增加了请求和响应首部，以便双方能够交换有关请求和响应的元信息。

很少改变的接收和传输首部、缓存指令、cookie等，所有这些未经压缩的HTTP元数据经常会给每个HTTP请求增加几千字节的协议开销。

在YSlow中有23条规则，第20条就是“Use Cookie-Free Domains for Components”，请求的时候将cookie去除。

而在HTTP2.0中可以首部压缩，减少上面的开销提升性能。

4）连接与拼合

快的请求是不用请求，减少请求次数总是最好的性能优化手段。

HTTP 1.x中，可以考虑把多个资源捆绑打包到一块，通过一次网络请求获取。

而在HTTP2.0中可以多向请求和响应，消除了请求多个资源就要使用多个TCP连接的限制。

5）嵌入资源

把资源嵌入文档可以减少请求的次数。

比如，JavaScript和CSS代码，通过适当的script和style块可以直接放在页面中。

而图片甚至音频或PDF文件，都可以通过数据URI（data:[mediatype][;base64],data）的方式嵌入到页面中。

而在HTTP2.0中有个服务器推送，与嵌入资源唯一的不同就是可以把这个过程从应用中拿出来，放到HTTP协议本身来实现。

二、HTTP2.0的特点

1）二进制分帧层

HTTP 2.0性能增强的核心，全在于新增的二进制分帧层，它定义了如何封装HTTP消息并在客户端与服务器之间传输。

接下来说的几个特点都是基于这个机制来实现的。

2）流、消息和帧

所有HTTP 2.0通信都在一个连接上完成，这个连接可以承载任意数量的双向数据流。

每个数据流以消息的形式发送，而消息由一或多个帧组成，这些帧可以乱序发送，然后再根据每个帧首部的流标识符重新组装。

简言之，HTTP 2.0把HTTP协议通信的基本单位缩小为一个一个的帧，这些帧对应着逻辑流中的消息。

相应地，很多流可以并行地在同一个TCP连接上交换消息。

3）多向请求与响应

在HTTP 1.x中，如果客户端想发送多个并行的请求以及改进性能，那么必须使用多个TCP连接。

HTTP 2.0中的二进制分帧层突破了限制：客户端和服务器可以把HTTP消息分解为互不依赖的帧，然后乱序发送，最后再在另一端把它们重新组合起来。

4）请求优先级

把HTTP消息分解为很多独立的帧之后，就可以通过优化这些帧的交错和传输顺序，进一步提升性能。

为了做到这一点，每个流都可以带有一个31比特的优先值。

如果服务器不理睬优先值，可能导致应用响应变慢：浏览器明明在等关键的CSS和JavaScript，服务器却在发送图片，从而造成渲染阻塞。

5）每个来源一个连接

大多数HTTP连接的时间都很短，而且是突发性的，但TCP只在长时间连接传输大块数据时效率才最高。

HTTP 2.0通过让所有数据流共用同一个连接，可以更有效地使用TCP连接。

HTTP 2.0不仅能够减少网络延迟，还有助于提高吞吐量和降低运营成本！

6）服务器推送

服务器除了对最初请求的响应外，服务器还可以额外向客户端推送资源，而无需客户端明确地请求。

7）首部压缩

在HTTP1.x中，首部元数据都是以纯文本形式发送的，通常会给每个请求增加500~800字节的负荷。

为减少这些开销并提升性能，HTTP 2.0会压缩首部元数据。

HTTP 2.0连接的两端都知道已经发送了哪些首部，这些首部的值是什么，从而可以针对之前的数据只编码发送差异数据。