HTTP in iOS你看我就夠


HTTP in iOS你看我就夠

HTTP屬於老話題了,在項目中我們經常需要往服務端發POST或者GET請求,但是對於HTTP的了解不應只局限於此。千里之行,始於足下。越想走的遠,基本原理就應該了解的透徹全面一些,僅僅停留在使用ASIHttpRequest或者AFNetWorking傳個參數發個請求的程度上是不夠的。這篇文章就是帶你全方面回顧一下HTTP。

通過本文你能收獲哪些內容:

  • 完整HTTP請求與響應包含的必要元素
  • HTTP不同版本之間的差異
  • HTTP、Socket、TCP的區別(易混)

一、HTTP協議

HTTP本質上是一種協議,全稱是Hypertext Transfer
Protocol,即超文本傳輸協議。從名字上可以看出該協議用於規定客戶端與服務端之間的傳輸規則,所傳輸的內容不局限於文本(其實可以傳輸任意類型的數據)。

圖1.1傳輸示意圖.png

二、HTTP請求與響應的內容

當我們往服務端發送一條HTTP請求時都發送了哪些東西過去呢?

先看一個POST請求的示例圖:

圖2.1 HTTP_POST請求示例.png
注:本文使用Paw來模擬發送HTTP請求,使用Charles抓包,Charles選中”Request”以及”Raw”選項就可以看到請求的全部內容

以上示例圖中其實已經包含了一個HTTP請求所必備的幾大要素:請求行、請求頭(headerField)、請求體(body);同理,響應也有狀態行、響應頭、實體內容。接下來我們逐個展開。

1、請求行

請求行包含請求方法(Method)、請求統一資源標識符(URI)、HTTP版本號,如圖2.1第一行所示:
圖2.2 請求行.png

  • 請求方法就是我們所熟悉的POST、GET、HEAD、PUT等
  • URI就是URL中排除掉Host剩下的部分,也就是資源在服務器本地上的路徑
  • HTTP版本號,目前主流的版本是1.1(1999年開始采用),最新的版本是2.0(2015年5月發布)。不同版本之間差異下面會再展開

2、請求頭

請求頭主要存放對客戶端想給服務端的附加信息,下圖框框的部分就是請求頭:
圖2.3 請求頭.png

HTTP請求在iOS中用NSURLRequest與NSMutableRequest表示;HTTP響應用NSHTTPURLResponse表示。

  • Host: 目標服務器的網絡地址
  • Accept: 讓服務端知道客戶端所能接收的數據類型,如text/html /
  • Content-Type: body中的數據類型,如application/json; charset=UTF-8
  • Accept-Language: 客戶端的語言環境,如zh-cn
  • Accept-Encoding: 客戶端支持的數據壓縮格式,如gzip
  • User-Agent: 客戶端的軟件環境,我們可以更改該字段為自己客戶端的名字,比如QQ music
    v1.11,比如瀏覽器Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_10_5)
    AppleWebKit/600.8.9 (KHTML, like Gecko) Maxthon/4.5.2
  • Connection: keep-alive,該字段是從HTTP
    1.1才開始有的,用來告訴服務端這是一個持久連接,“請服務端不要在發出響應后立即斷開TCP連接”。關於該字段的更多解釋將在后面的HTTP版本簡介中展開。
  • Content-Length: body的長度,如果body為空則該字段值為0。該字段一般在POST請求中才會有。

POST請求的body請求體也有可能是空的,因此POST中Content-Length也有可能為0

  • Cookie: 記錄者用戶信息的保存在本地的用戶數據,如果有會被自動附上

    值得一提的是,在iOS中當你發送一個任意請求時,不管你願不願意,NSURLRequest都會自動幫你記錄你所訪問的URL上設置的cookie。在iOS中用NSHTTPCookieStorage表示,是一個單例。通過

NSHTTPCookieStorage *cookieJar = [NSHTTPCookieStorage sharedHTTPCookieStorage];
for (NSHTTPCookie *cookie in [cookieJar cookies]) {
NSLog(@"%@", cookie);
}

可以獲取目前被自動保存的所有cookie。對cookie的操作感興趣的請移步iOS中http請求使用cookie這篇文章。

以上就是我們日常開發中比較經常遇到的請求頭,其實還有其他的field,但篇幅所限無法一一列出,想了解所有請求頭請看這里請求頭響應頭列表。那在iOS中如何設置添加這些field呢?可以使用-[NSMutableURLRequest addValue: forHTTPHeaderField:]方法,獲取當前請求已經設置的field可以用-[NSURLRequest allHTTPHeaderFields]。也就是我們可以通過以上接口定制我們所需要的請求頭,但是有些field是不能改的,我們看一下iOS的描述:
圖2.4 iOS請求頭接口描述.png

從文檔中我們可以看到,在iOS中不應當對Authorization Connection Host WWW-Authenticate這幾個header field做更改。

3、請求體

真正需要發給服務端的數據,在使用POST-multipart上傳請求中請求體就是上傳文件的二進制NSData類型數據;在GET請求中請求體為空;在普通的POST請求中請求體就是一些表單數據。在iOS中一般用NSURLRequest與NSMutableURLRequest的HTTPBody屬性表示,添加body用-[NSMutableURLRequest setHTTPBody:]。

4、響應狀態行

狀態行是服務端返回給客戶端的狀態信息,包含HTTP版本號、狀態碼、狀態碼對應的英文名稱。

以下就是典型的正確狀態行:

HTTP/1.1 200 OK

這個部分需要講的是錯誤碼。事實上HTTP請求錯誤碼可以根據錯誤碼從左往右第一個數字大致分為以下幾類:

1XX:信息提示。不代表成功或者失敗,表示臨時響應,比如100表示繼續,101表示切換協議

2XX: 成功

3XX: 重定向

4XX:客戶端錯誤,很有可能是客戶端發生問題,如親切可愛的404表示未找到文件,說明你的URI是有問題的,服務器機子上該目錄是沒有該文件的;414URI太長

5XX: 服務器錯誤,比如504網關超時

錯誤碼是不用去記的,出錯了再查對應的錯誤碼含義就行。但是知道上面的分類有助於第一時間做出大體的判斷,起碼你能清楚是服務端還是客戶端的原因。

5、響應頭與響應實體

這部分與請求部分差異不大,響應頭的字field會有稍許不同,響應頭中的header field同樣移步請求頭響應頭列表。

三、HTTP版本簡介

這里我把HTTP版本簡單分為三類:1.1之前,1.1,2.0,針對這三類做個主要差異的介紹:

HTTP 1.1之前

  • 不支持持久連接。一旦服務器對客戶端發出響應就立即斷開TCP連接
  • 無請求頭跟響應頭
  • 客戶端的前后請求是同步的。下一個請求必須等上一個請求從服務端拿到響應后才能發出,有點類似多線程的同步機制。

與1.1之前的版本相比,做了以下性能上的提升

  • 增加請求頭跟響應頭
  • 支持持久連接。客戶端通過請求頭中指定Connection為keep-alive告知服務端不要在完成響應后立即釋放連接。HTTP是基於TCP的,在HTTP
    1.1中一次TCP連接可以處理多次HTTP請求
  • 客戶端不同請求之間是異步的。下一個請求不必等到上一個請求回來后再發出,而可以連續發出請求,有點類似多線程的異步處理。

HTTP 2.0

本着向下兼容的原則,1.1版本有的特性2.0都具備,也使用相同的API。但是2.0將只用於https網址。由於2.0的普及還需要比較長的一段時間,這里不展開,更多新特性請參考這篇文章

我們重點關注一下當前1.1版本所做幾點改變。支持持久連接有什么好處呢?HTTP是基於TCP連接的,如果連接被頻繁地啟動然后斷開就會花費很多資源在TCP三次握手以及四次揮手上,效率低下。以請求一個網頁為例,我們知道,一個html網頁上的圖片資源並不是直接嵌入在網頁上,而只是提供url,圖片仍需要額外發HTTP 請求去下載。一個網頁從請求到最終加載到本地往往需要經過過個HTTP請求。在1.1版本之前請求一個網頁就需要發生多次”握手-揮手”的過程,每次連接之間相互獨立;而1.1及之后的版本最少只需要一次就夠。

再來就是請求異步,其好處參考多線程異步處理,在此不展開。

以上特性可以用圖2.3表示:
圖3.1 異步請求.jpg
我們可以看到:1、N次請求其實只建立了1次TCP連接,2、N次請求連續異步發出。

四、HTTP、Socket、TCP的區別

這三個概念經常被談到,也是比較容易被混掉的概念。在回顧之前我們先看一下這三者在TCP/IP協議族中的位置關系:
圖4.1 層次關系.png

HTTP是應用層的協議,更靠近用戶端;TCP是傳輸層的協議;而socket是從傳輸層上抽象出來的一個抽象層,本質是接口。所以本質上三種還是很好區分的。盡管如此,有時候你可能會懵逼,HTTP連接、TCP連接、socket連接有什么區別?好吧,如果上面的圖解釋的還是不夠清楚的話,我們繼續往下看。

1、TCP連接與HTTP連接的區別

上文提過,HTTP是基於TCP的,客戶端往服務端發送一個HTTP請求時第一步就是要建立與服務端的TCP連接,也就是先三次握手,“你好,你好,你好”。從HTTP 1.1開始支持持久連接,也就是一次TCP連接可以發送多次的HTTP請求。

小總結:HTTP基於TCP

2、TCP連接與Socket連接的區別

在圖4.1中我們提到,socket層只是在TCP/UDP傳輸層上做的一個抽象接口層,因此一個socket連接可以基於連接,也有可能基於UDP。基於TCP協議的socket連接同樣需要通過三次握手建立連接,是可靠的;基於UDP協議的socket連接不需要建立連接的過程,不過對方能不能收到都會發送過去,是不可靠的,大多數的即時通訊IM都是后者。

小總結:Socket也基於TCP

3、HTTP連接與Socket連接的區別

區分這兩個概念是比較有意義的,畢竟TCP看不見摸不着,HTTP與Socket是實實在在能用到的。

HTTP是短連接,Socket(基於TCP協議的)是長連接。盡管HTTP1.1開始支持持久連接,但仍無法保證始終連接。而Socket連接一旦建立TCP三次握手,除非一方主動斷開,否則連接狀態一直保持。
HTTP連接服務端無法主動發消息,Socket連接雙方請求的發送先后限制。這點就比較重要了,因為它將決定二者分別適合應用在什么場景下。HTTP采用“請求-響應”機制,在客戶端還沒發送消息給服務端前,服務端無法推送消息給客戶端。必須滿足客戶端發送消息在前,服務端回復在后。Socket連接雙方類似peer2peer的關系,一方隨時可以向另一方喊話。
4、問題來了:什么時候該用HTTP,什么時候該用socket

這個問題的提出是很自然而然的。當你接到一個與另一方的網絡通訊需求,自然會考慮用HTTP還是用Socket。

用HTTP的情況:雙方不需要時刻保持連接在線,比如客戶端資源的獲取、文件上傳等。
用Socket的情況:大部分即時通訊應用(QQ、微信)、聊天室、蘋果APNs等
在iOS中,發HTTP請求一般用原生的NSURLConnection、NSURLSession或者開源的AFNetWorking(推薦)、ASIHttpRequest(已停止更新)。連接Socket連接我用的比較多是robbiehanson大神的CocoaAsyncSocket (XMPPFramework也是出自他手)。

五、The end

以上就是關於HTTP相關概念的回顧,適合菜鳥也適合有經驗同學一起回顧。

歡迎留言,如果寫的不對的地方還請不吝指出。


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