【原】HTTP in iOS你看我就夠

聲明：本文是本人 [編程小翁] 原創，轉載請注明。
本文同步發布在簡書中，強烈建議移步簡書查看，[編程小翁]

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)。

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：

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：

• 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：

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);
}

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：

![](http://images2015.cnblogs.com/blog/374539/201603/374539-20160322171350308-211137359.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；`414`URI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。

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>  HTTP 1.1(主流版本)
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。

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> 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：

![](http://images2015.cnblogs.com/blog/374539/201603/374539-20160322171403339-782515283.png)



 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：

![](http://images2015.cnblogs.com/blog/374539/201603/374539-20160322171437370-782857435.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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[這篇文章]:http://www.uiseo.cn/http
[IOS中http請求使用cookie]:http://rainbird.blog.51cto.com/211214/805173/
[請求頭響應頭列表]:http://tools.jb51.net/table/http_header
[CocoaAsyncSocket]:https://github.com/robbiehanson/CocoaAsyncSocket
[簡書]:http://www.jianshu.com/users/441d678d641d/latest_articles