HTTP 快速解析

一、HTTP请求结构

HTTP请求和响应报文由以下部分组成（以请求报文为例）：

• 请求报文结构：

  1. 请求行：包含HTTP方法（如GET/POST）、请求URL和协议版本（如HTTP/1.1，HTTP/2.0，HTTP/3.0），格式为 方法 URL 协议版本。
  2. 请求头（Headers）：包含元数据如 Host（目标域名）、Content-Length（报文主体长度）、Accept（客户端支持的数据格式）等。
  3. 空行：用于分隔请求头和报文主体。
  4. 报文主体：通常为请求参数（GET方法无主体）或JSON/表单数据（POST/PUT方法）。

  

• 响应报文结构：状态行（含状态码）、响应头、空行、响应主体。

  

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二、常用HTTP状态码分类

1. 1xx（信息性状态码）

• 100 Continue：服务器已接收请求头，客户端可继续发送请求体。
• 101 Switching Protocols：协议切换（如WebSocket）。

2. 2xx（成功状态码）

• 200 OK：请求成功，返回完整数据。
• 204 No Content：请求成功但无返回数据（如DELETE操作）。
• 206 Partial Content：返回部分资源（如断点续传）。

3. 3xx（重定向状态码）

响应头里使用字段 Location，指明后续要跳转的 URL，浏览器会自动重定向新的 URL。

• 301 Moved Permanently：资源永久迁移，搜索引擎需更新URL。
• 304 Not Modified：客户端缓存有效，服务器不返回新内容。
• 307 Temporary Redirect：临时重定向，保留原始请求方法（如POST）。
• 302 Temporary Redirect：临时重定向，可能将POST转为GET。
• 303 Temporary Redirect：临时重定向，强制转GET，如，POST后跳转到GET页面（如表单提交）。

4. 4xx（客户端错误）

• 400 Bad Request：请求语法错误。
• 403 Forbidden：服务器拒绝请求（权限不足）。
• 404 Not Found：资源不存在。
• 416 Requested Range Not Satisfiable：断点下载时客户端头range 超过资源大小。

5. 5xx（服务器错误）

• 500 Internal Server Error：服务器内部错误。
• 503 Service Unavailable：服务器过载或维护。
• 502 BadGateway：作为网关或者代理工作的服务器（如Nginx）尝试执行请求时，从上游服务器接收到无效的响应。
• 504 GatewayTime-out：作为网关或者代理工作的服务器（如Nginx）尝试执行请求时，未能及时从上游服务器收到响应。

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三、状态码使用场景

1. 206 Partial Content

• 场景：客户端通过 Range 头请求资源的某部分（如大文件分块下载或视频流播放）。

• 示例：

  GET /large-file.mp4 HTTP/1.1
  Range: bytes=0-999

  服务器返回 206 Partial Content 和对应数据块。

2. 304 Not Modified

• 场景：客户端携带 If-Modified-Since（最后修改时间）或 If-None-Match（ETag）请求资源，服务器验证后确认未修改。
• 流程：
  1. 客户端首次请求，服务器返回资源及 Last-Modified 或 ETag。
  2. 客户端再次请求时携带上述字段，服务器返回 304，客户端使用本地缓存。

小结

206 用于分块传输，304 用于缓存优化，两者均减少网络传输量。

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四、HTTP缓存机制

1. 强制缓存

• 原理：客户端直接使用本地缓存，无需请求服务器。
• 控制字段：
  • Cache-Control: max-age=3600（缓存3600秒）。
  • Expire: Wed, 20 Jan 2026 12:00:00 GMT（过期时间）。
• Cache-Control 的优先级高于 Expires

2. 协商缓存

• 原理：客户端与服务器协商是否使用缓存。
• 实现方式：
  • Last-Modified：客户端发送 If-Modified-Since，服务器比对时间。
  • ETag：客户端发送 If-None-Match，服务器校验资源哈希值。
• 优先级：ETag > Last-Modified（更精确）。 Last-Modified基于时间实现，ETag是基于唯一标识实现，故而ETag可以避免由于时间篡改导致的不可信问题。
• 304 Not Modified：客户端缓存有效，服务器不返回新内容。
• 使用时与强制缓存配合使用，只有强制缓存失效才会使用协商缓存。

3. 缓存失效

• 主动失效：服务器通过 Cache-Control: no-cache 或 Cache-Control: no-store 强制客户端重新请求。
• 被动失效：资源更新后，客户端下次请求会触发重新校验。

小结

HTTP缓存通过强制和协商机制提升性能，开发者需根据场景选择合适策略（如静态资源用强制缓存，动态内容用协商缓存）。

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五、应用

基于 Java 原生 HttpURLConnection 的文件下载：

import java.io.*;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.URL;

public class FileDownloadExample {
    public static void main(String[] args) {
    
        URL url = new URL("https://blog.csdn.net/xiaolingting?type=blog");
        HttpURLConnection urlConnection = (HttpURLConnection)url.openConnection();
        urlConnection.setRequestMethod("GET");
        urlConnection.setConnectTimeout(5000);
        urlConnection.setReadTimeout(10000);
        int responseCode = urlConnection.getResponseCode();
        
        if (responseCode != HttpURLConnection.HTTP_OK) {
            System.out.println("download error");
            return;
        }
// 1.0 传统方式   
        try (InputStream inputStream = urlConnection.getInputStream();
        		FileOutputStream download = new FileOutputStream("download");) {
        
            BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(inputStream);
            
            BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(download);

            int bytesRead = 0;
            byte[] buffer = new byte[4 * 1024];
            while ((bytesRead = bis.read(buffer))  != -1) {
                bufferedOutputStream.write(buffer, 0, bytesRead);
            }

        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }

// 2.0 NIO 优化
// 		try(InputStream inputStream = urlConnection.getInputStream();
//            FileChannel download = FileChannel.open(Paths.get("download"),
//                    StandardOpenOption.CREATE, StandardOpenOption.WRITE,StandardOpenOption.READ)) {
//
//            MappedByteBuffer mapBuffer = download.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0,
//                    urlConnection.getContentLength());
//
//            int bytesRead = 0;
//            byte[] buffer = new byte[4 * 1024];
//            while ((bytesRead = inputStream.read(buffer))  != -1) {
//                mapBuffer.put(buffer, 0, bytesRead);
//            }
//
//
//        } catch (IOException e) {
//            throw new RuntimeException(e);
//        }        

        urlConnection.disconnect();
    }
}

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代码说明

1. HTTP 连接建立

   • 使用 HttpURLConnection 建立与目标 URL 的连接，设置超时时间避免阻塞。

2. 响应码检查

   • 通过 connection.getResponseCode() 获取响应码，仅当状态码为 200 OK 时继续下载。

3. 流处理

   • 输入流：通过 connection.getInputStream() 获取服务器返回的字节流。
   • 缓冲流：使用 BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream 提升读写效率。
   • 分块读取：通过 4KB 缓冲区循环读取数据，避免大文件内存溢出。

4. 异常处理

   • 使用 try-with-resources 自动关闭流，防止资源泄漏。
   • 捕获 IOException 处理网络或IO错误。

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扩展功能

1. 断点续传

   添加 Range 请求头指定下载范围：

   connection.setRequestProperty("Range", "bytes=0-");

   处理 206 Partial Content 状态码。

   if (responseCode == HttpURLConnection.HTTP_PARTIAL) { // 206 Partial Content
       //  获取输入流并计算总文件大小
       try (InputStream inputStream = connection.getInputStream;
            RandomAccessFile file = new RandomAccessFile(savePath, "rw")) {
                   
           // 跳过已下载的字节位置
           file.seek(file.length);
                   
           byte[] buffer = new byte[4 * 1024];
           int bytesRead;
           while ((bytesRead = inputStream.read(buffer)) != -1) {
                  file.write(buffer, 0, bytesRead);
                  downloadedBytes += bytesRead;
                  updateCheckpoint(checkpointFile, downloadedBytes); // 更新断点记录
           }
                   
      }
   }

   • 请求头：
     • Range头格式：Range: bytes=START-END，支持灵活范围（如bytes=-500表示最后500字节）。
   • 响应头：
     • Content-Range: bytes START-END/TOTAL：指示返回的字节范围及文件总大小。
     • Content-Length：当前片段的长度。
     • Accept-Ranges: bytes 或 Accept-Ranges: none。

2. 进度监控

   在 while 循环中累加已读字节数，结合总文件大小（从 Content-Length 头获取）计算下载进度。

3. MD5 校验

   添加 ETag 或 Last-Modified 头验证文件一致性。

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注意事项

• HTTPS 支持：需处理证书问题（默认信任所有证书可能不安全）,参考HTTPS实现安全的关键方法及技术细节。
• 大文件下载：建议使用 NIO 或异步流提升性能。
• 生产环境：推荐使用 Apache HttpClient 或 OkHttp 等成熟库。

六、其它细节

1、HTTP版本差异

• HTTP/1.1使用长连接的方式改善了 HTTP/1.0 短连接造成的性能开销。

  HTTP的Keep-Alive，可以使用同一个TCP连接来发送和接收多个HTTP请求/应答，避免了连接建立和释放的开销，这就是HTTP长连接。

• HTTP/2.0 协议是基于 HTTPS 的，即 HTTP/2.0 是安全的。

  • HTTP 默认端口号是 80，HTTPS 默认端口号是 443。
  • HTTP/2 .0 相比 HTTP/1.1 性能上的改进:
    • 头部压缩：采用 HPACK 算法：在客户端和服务器同时维护一张头信息表，所有字段都会存入这个表，生成一个索引号，后续请求不必发送相同字段，只发送索引号，这样就提高速度了。
    • 二进制格式：头信息和数据体都是二进制，并且统称为帧（frame）：头信息帧（HeadersFrame）和数据帧（DataFrame）。服务端可以直接解析二进制报文，这增加了数据传输的效率。
    • 并发传输：单个TCP连接可并行传输多个请求/响应，通过数据流（Stream）标识区分不同请求，彻底解决队头阻塞。
    • 服务器主动推送资源：HTTP/2还在一定程度上改善了传统的「请求－应答」工作模式，服务端不再是被动地响应，可以主动向客户端发送消息。服务器可预判客户端需求，主动推送资源（如CSS/JS文件），减少往返次数。

• HTTP/1.1 和 HTTP/2.0 传输协议使用的是 TCP 协议，而到了 HTTP/3.0 传输协议改用了 UDP 协议。

关于HTTPS细节可以参考HTTPS实现安全的关键方法及技术细节