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【进阶篇】一文搞清楚网页发起 HTTP 请求调用的完整过程
来源:cnblogs  作者:CodeBlogMan  时间:2024/7/15 8:43:58  对本文有异议

前言

最近笔者在实际项目开发中会频繁涉及到服务之间的远程调用、域名的配置和请求的转发等与计算机网络相关的知识。

这些其实在读本科和考研的时候都有学习过理论,但为了更透彻地掌握便于在工作中使用,我还是决定写一篇文章来分享实际开发中是怎么应用的。

下面将从 HTTP 协议的基本概念与简介、完整的请求过程、客户端的请求以及服务端的响应这四部分来展开,同时会使用实际的场景来加以分析,便于大家理解。


一、HTTP协议

1.1基本概念

HTTP 协议(Hyper Text Transfer Protocol)超文本传输协议,即传输文字、图片、音频、视频等超文本数据、是一种用于分布式、协作式和超媒体信息系统的应用层协议。为了更快地处理大量事务,确保协议的可伸缩性,HTTP 协议被设计成了一种无状态协议,不保留之前一切的请求或响应报文的信息。HTTP 协议也是万维网(WWW,World Wide Web)的数据通信的基础。

HTTP 是一个客户端(用户)和服务器端(网站)请求和应答的标准,其定义了定义 Web 客户端如何向 Web 服务器请求 Web 页面,以及服务器如何把 Web 页面响应给客户端。

HTTP 协议中并没有规定必须使用 TCP/IP 或其支持的层。事实上,HTTP 可以在任何互联网协议上,或其他网络上实现。HTTP 假定其下层协议提供可靠的传输。因此,任何能够提供这种保证的协议都可以被其使用,所以其在 TCP/IP 协议族使用 TCP 作为其传输层,而 UDP 是不可靠传输。

用户通过使用各种工具(如网页浏览器、网络爬虫或者 Jmeter 等)作为客户端,来发起一个 HTTP 请求到服务器的指定端口(默认为80)。这个客户端被称为用户代理程序(User Agent)。而接受并响应该 HTTP 请求的服务器上会存储着各种用户需要的资源,比如 HTML 文件和图像,这个被用户请求的服务器被称为源服务器(Origin Server)

1.2工作原理

通常,由 HTTP 客户端发起一个请求,创建一个到服务器指定端口(默认是80端口)的 TCP 连接,HTTP服务器则在那个端口监听客户端的请求。一旦收到请求,服务器会向客户端返回一个状态,比如"HTTP/1.1 200 OK",以及响应请求而返回的内容,如文件、错误消息、或者其它数据等。

以下是 HTTP 协议工作流程的几个关键步骤:

第一步:建立 TCP/IP 连接,客户端与服务器通过 Socket 三次握手进行连接

第二步:客户端向服务端发起 HTTP 请求,如:POST/login.html http/1.1

第三步:客户端发送请求头部、请求内容,最后会发送一空白行,标示客户端请求完毕

第四步:服务器做出应答,表示对于客户端请求的应答,如:HTTP/1.1 200 OK

第五步:服务器向客户端发送响应头部信息,发送一空白行,表示应答头信息发送完毕,随后以 Content-type 要求的数据格式,发送响应正文给客户端

第六步:服务端关闭 TCP 连接,如果服务器或者客户端的 Connection:keep-alive 则表示客户端与服务器端继续保存连接,在下次请求时可以继续使用这次的连接

二、请求过程

下面对 1.2 小节中的几个步骤做更为细致的讲解。

2.1域名解析

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,查找过程依次如下:

  1. 浏览器缓存

    首先搜索浏览器自身的 DNS 缓存(缓存的时间比较短,大概只有1分钟,且只能容纳1000条缓存),看自身的缓存中是否是有域名对应且未过期的条目。如果有,则域名解析到此结束。

  2. 操作系统缓存

    如果上一步没有找到对应的条目,浏览器会搜索操作系统自身的 DNS 缓存,如果找到了没有过期的对应条目,则停止搜索,解析到此结束。查看操作系统自身的 DNS 缓存,以 Windows 系统为例,win + R 后输入 cmd 命令提示行,输入ipconfig /displaydns 进行查看。

  3. hosts 文件

    如果上一步没有找到对应条目,浏览器就会尝试读取操作系统本地的文件,以 Windows 系统为例:C:\Windows\System32\drivers\etc内的 hosts 文件。

  4. DNS 服务器

    如果以上的三步都没有找到对应条目,那么浏览器就会向 DNS 服务器请求进行域名解析。

    更具体地说,浏览器发起一个 DNS 的系统调用,向本地配置的首选 DNS 服务器(一般由运营商提供)发起域名解析请求。域名解析请求是通过 UDP 协议向DNS 的 53 端口发起请求,这个请求是递归的请求。也就是说,运营商的 DNS 服务器必须得提供给我们该域名的公网 IP 地址。

2.2TCP 连接

根据 DNS 服务器解析出的 IP 地址和默认端口号,与该服务器进行 TCP 连接中 3 次握手的前两次,来建立连接:

TCP 连接

2.3发送 HTTP 请求

即完成 TCP 的 3 次握手的第三次:

发送 HTTP 请求

2.4服务器应答

客户端发起了请求,服务器一定要有应答吗?要回答这个问题,得知道 HTTP 响应的底层原理是基于 HTTP 协议的通信机制,这个协议决定了:如果客户端发送的请求能准确到达服务器,那么服务器必须会有响应并返回。

在本文的第四章,我会拿一个部署在 Linux 服务器上的、基于Spring Boot 的 Java 程序来分析具体服务器是怎么做出响应的。

服务器应答

2.5响应内容

下面是访问 https://mvnrepository.com/ 即 Maven 远程中央仓库时,调用其搜索接口所产生的响应标头内容:

响应内容

2.6关闭连接

最后浏览器会关闭该 TCP 连接,浏览器利用自己内部的工作机制,把请求到的静态资源和 HTML 代码进行渲染,呈现给用户。


三、客户端请求

下面其实是本文的重头戏,会重点讲解具体的 HTTP 请求是怎么构建、发送请求的。

3.1请求Header

一个 HTTP 请求报文由请求行(request line)、请求头部(headers)、请求数据(request body)和空行(blank line)4个部分组成。

其中请求头部(headers)为请求报文添加了一些附加信息,由键值对组成,每行一对,名和值之间使用冒号分隔,如下图是由 PostMan 调用所示:

响应内容
请求 Header

常见的几个请求头释义:

常见请求头

且我们还可以自定义 Header 如:Authorization 是认证信息、Tenant-Code 是发起本次请求的租户编码。

注意:由于 HTTP 协议只规定 POST 提交的数据必须放在消息主体(body)中,并没有规定数据必须使用什么编码方式。服务端通常是根据请求头中的 Content-Type 字段来获知请求中的消息主体是用何种方式编码,再对 body 进行解析。

常用的 Content-Type 编码方式有:

  • application/x-www-form-urlencoded 数据在发送到服务器之前,会将表单内的数据转换为键值对,比如 username=admin&password=123456,并将所有字符都会进行 URL 转码;
  • multipart/form-data 数据将被编码为一条消息以标签为单元,用分隔符分开,既可以上传键值对,也可以上传文件,通常用于上传二进制的文件;
  • application/json 用来告诉服务端消息主体是序列化后的 JSON 字符串,前端无法将表单的 enctype 属性指定为 application/json,通常使用 Ajax 的方式发送这种编码形式的请求。

3.2请求方法

最常用的四种请求方法:GET、POST、PUT、DELETE。

常见 HTTP 请求方法

3.3cookie 和 token

在了解 Session 和 Cookies 之前,我们还需要了解 HTTP 的一个特点,叫作无状态。

HTTP 的无状态是指 HTTP 协议对事务处理是没有记忆能力的,也就是说服务器不知道客户端是什么状态。

这时两个用于保持 HTTP 连接状态的技术就出现了,它们分别是 Session 和 Cookie。

Session 在服务端,也就是网站的服务器,用来保存用户的 Session 信息。

Cookie 在客户端,也可以理解为浏览器端有了 Cookie,浏览器在下次访问网页时会自动附带上它发送给服务器,服务器通过识别 Cookie 并鉴定出是哪个用户,然后再判断用户是否是登录状态,进而返回对应的响应。


四、服务端响应

4.1demo 举例

这里以一个基于 Spring Boot 的 Java 程序来举例,@RequestMapping 是 Spring MVC 框架中的一个注解,它用于指示具体的 Controller 方法如何响应某个特定的请求。它可以用于将请求URL映射到控制器上,并可以指定不同的参数设置。

@RestController
@RequestMapping("/study")
public class StudyController {

    @Resource
    private StudyService studyService;

    /**
     * 新增
     * @param studyDTO
     * @return 是否成功
     */
    @PostMapping("/add")
    public BaseResponse<Boolean> addAwards(@RequestBody StudyDTO studyDTO) {
        return ResultUtils.success(studyService.addStudy(studyDTO));
    }
}

如果将这个应用部署在服务器上,你想访问到,那么需要在浏览器中输入:https://ip+port/服务名/study/add

我自己本地访问则是:http://localhost:28089/initial/study/add

4.2返回内容

那么 HTTP 返回的响应报文内容是什么?主要包括以下3个部分:

  • 响应状态行(Status Line):包含HTTP协议版本、响应状态码和状态消息。例如,HTTP/1.1 200 OK 表示 HTTP 协议版本是1.1,响应状态码是 200,状态消息是 OK。这个在下一节会单独拿出来讲。

  • 响应头部(Headers):包含了一系列的键值对,用来描述响应的属性和元数据。常见的响应头包括 Content-Type(指定响应的数据类型)、Content-Length(指定响应体的长度)等。HTTP 协议定义了许多标准的响应头,不同的头部字段有不同的作用。

    以下是一些常见的响应头:

    • Content-Type:指定响应体的数据类型。例如,Content-Type: text/html 表示响应体是 HTML 文档。

    • Content-Length:指定响应体的长度,以字节为单位。例如,Content-Length: 1024 表示响应体的长度是 1024 字节。

    • Location:用于重定向客户端到新的URL。例如,Location: http://example.com/new_page 会将客户端重定向到 http://example.com/new_page。

    • Set-Cookie:用于设置 Cookie,可以在响应中向客户端发送 Cookie 信息。

    • Cache-Control:控制响应的缓存行为,包括缓存的过期时间、验证方式等。

    • Server:指定响应的服务器信息。例如,Server: Apache/2.4.38 表示响应是由 Apache 服务器版本 2.4.38 生成的。

  • 响应体(Body):包含了实际的响应数据,可以是HTML页面、JSON数据、文本等。响应体的格式由Content-Type头部字段指定。

    以下是一些常见的Content-Type值:

    • text/html:HTML 文档。

    • application/json:JSON 数据。

    • text/plain:纯文本。

    • image/jpeg:JPEG图像。

    • application/xml:XML 数据。

4.3返回状态码

以下是一些常见的HTTP响应状态码:

常见 HTTP 响应状态码

五、文章小结

无论是前端还是后端,不论是科班还是非科班,也无论是开发、测试还是产品,了解和掌握 HTTP 请求的一些基本知识都是非常重要的。它是现代互联网中不可或缺的一部分,为我们提供了高效、灵活、可靠的数据传输方式,为 Web 应用程序的开发和使用提供了强有力的支持。

今天的分享就到这里,如有不足和错误,还请大家指正。或者你有其它想说的,也欢迎大家在评论区交流!

参考文档:

https://blog.csdn.net/u010804417/article/details/123638124

https://www.cnblogs.com/engeng/articles/5959335.html

原文链接:https://www.cnblogs.com/CodeBlogMan/p/18249663

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