HTTP协议细节

上一篇的 HTTP协议详解 主要偏向理论和入门，这篇文章会比较细地介绍其中的相关内容，主要涉及首部字段、请求与响应体等。

Content-Type

在做HTTP请求的时候，我们通常会添加首部字段Content-Type，服务端则通过Content-Type 字段来获知请求中的消息主体是用何种方式编码，再对主体进行解析。以下是容易混淆的几个字段：

  • multipart/form-data

在AFNetworking 中经常会使用下面的方法上传文件：

- (nullable NSURLSessionDataTask *)POST:(NSString *)URLString
                             parameters:(nullable id)parameters
              constructingBodyWithBlock:(nullable void (^)(id <AFMultipartFormData> formData))block
                               progress:(nullable void (^)(NSProgress *uploadProgress))uploadProgress
                                success:(nullable void (^)(NSURLSessionDataTask *task, id _Nullable responseObject))success
                                failure:(nullable void (^)(NSURLSessionDataTask * _Nullable task, NSError *error))failure;

使用multipart/form-data时会把请求体分成多个块，多个块之间依赖于boundary值去做分割，AFNetworking 生成boundary 的代码如下：

static NSString * AFCreateMultipartFormBoundary() {
    return [NSString stringWithFormat:@"Boundary+%08X%08X", arc4random(), arc4random()];
}

在生成的boundary的时候，要求它足够长，不能在字节流中重复出现，否则就会导致错误的传输。分块中如果某个块是文件，还要包含文件名和文件类型信息。消息主体最后以 --boundary-- 标示结束。主体信息生成之后，还会在首部字段里设置Content-Type的类型为multipart/form-data，以及本次请求的boundary内容。

以下是用AFNetworking上传文件的代码和抓包，乱码部分为图片二进制数据：

[manager POST:uploadURL parameters:nil constructingBodyWithBlock:^(id<AFMultipartFormData>  _Nonnull formData) {
        NSURL *url = [[NSBundle mainBundle] URLForResource:@"1.jpg" withExtension:nil];
        [formData appendPartWithFileURL:url name:@"file" error:nil];
    } progress:^(NSProgress * _Nonnull uploadProgress) {

    } success:^(NSURLSessionDataTask * _Nonnull task, id  _Nullable responseObject) {
        NSLog(@"%@", [[NSString alloc] initWithData:responseObject encoding:NSUTF8StringEncoding]);
    } failure:^(NSURLSessionDataTask * _Nullable task, NSError * _Nonnull error) {
        NSLog(@"%@", [error localizedDescription]);
    }];
multipart/form-data.png

可以看出boundary=Boundary+B21C39B63D7ABC44，主题报文的只有一个分块，分块的文件类型为Content-Type: image/jpeg。

  • application/x-www-form-urlencoded

在AFNetworking中，如果我们用下面的方法上传文件：

- (nullable NSURLSessionDataTask *)POST:(NSString *)URLString
                             parameters:(nullable id)parameters
                               progress:(nullable void (^)(NSProgress *uploadProgress))uploadProgress
                                success:(nullable void (^)(NSURLSessionDataTask *task, id _Nullable responseObject))success
                                failure:(nullable void (^)(NSURLSessionDataTask * _Nullable task, NSError *error))failure;

那么最终就会以 application/x-www-form-urlencoded 的方式提交数据，它最大的特点就是会使用urlencoded对body内容编码。在AFNetworking中源码如下：

- (NSURLRequest *)requestBySerializingRequest:(NSURLRequest *)request
                               withParameters:(id)parameters
                                        error:(NSError *__autoreleasing *)error
{
    NSParameterAssert(request);

    NSMutableURLRequest *mutableRequest = [request mutableCopy];

    [self.HTTPRequestHeaders enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id field, id value, BOOL * __unused stop) {
        if (![request valueForHTTPHeaderField:field]) {
            [mutableRequest setValue:value forHTTPHeaderField:field];
        }
    }];

    NSString *query = nil;
    if (parameters) {
        if (self.queryStringSerialization) {
            NSError *serializationError;
            query = self.queryStringSerialization(request, parameters, &serializationError);

            if (serializationError) {
                if (error) {
                    *error = serializationError;
                }

                return nil;
            }
        } else {
            switch (self.queryStringSerializationStyle) {
                case AFHTTPRequestQueryStringDefaultStyle:
                    query = AFQueryStringFromParameters(parameters);
                    break;
            }
        }
    }

    if ([self.HTTPMethodsEncodingParametersInURI containsObject:[[request HTTPMethod] uppercaseString]]) {
        if (query && query.length > 0) {
            mutableRequest.URL = [NSURL URLWithString:[[mutableRequest.URL absoluteString] stringByAppendingFormat:mutableRequest.URL.query ? @"&%@" : @"?%@", query]];
        }
    } else {
        // #2864: an empty string is a valid x-www-form-urlencoded payload
        if (!query) {
            query = @"";
        }
        if (![mutableRequest valueForHTTPHeaderField:@"Content-Type"]) {
            [mutableRequest setValue:@"application/x-www-form-urlencoded" forHTTPHeaderField:@"Content-Type"];
        }
        [mutableRequest setHTTPBody:[query dataUsingEncoding:self.stringEncoding]];
    }

    return mutableRequest;
}

以下是用AFNetworking上传文件的代码和抓包，乱码部分为图片二进制数据：

NSURL *fileURL = [[NSBundle mainBundle] URLForResource:@"1.jpg" withExtension:nil];
[manager POST:uploadURL parameters:@{@"file":[NSData dataWithContentsOfURL:fileURL]} progress:^(NSProgress * _Nonnull uploadProgress) {

} success:^(NSURLSessionDataTask * _Nonnull task, id  _Nullable responseObject) {
    NSLog(@"%@", [[NSString alloc] initWithData:responseObject encoding:NSUTF8StringEncoding]);
} failure:^(NSURLSessionDataTask * _Nullable task, NSError * _Nonnull error) {
    NSLog(@"%@", [error localizedDescription]);
}];
application/x-www-form-urlencoded.png

可以看见file字段进行了URL编码，这样在上传文件的时候，因为字节流中有许多非ASCII码，文件的长度会变至原本的2-3倍。
以下是一张图片经过x-www-form-urlencoded编码后的抓包数据，原图像91KB，编码上传的时候变为251KB。因此这种方式上传大文件的时候，流量会加大许多。

URL编码前.png
URL编码后.png
  • application/json

application/json 这个Content-Type作为响应头比较简单。它用来告诉服务端消息主体是序列化后的JSON字符串。

以下是用AFNetworking上传文件的代码和抓包，乱码部分为图片二进制数据：

manager.requestSerializer = [AFJSONRequestSerializer serializer];
[manager POST:uploadURL parameters:@{@"file":@"I am file"} progress:^(NSProgress * _Nonnull uploadProgress) {

} success:^(NSURLSessionDataTask * _Nonnull task, id  _Nullable responseObject) {
    NSLog(@"%@", [[NSString alloc] initWithData:responseObject encoding:NSUTF8StringEncoding]);
} failure:^(NSURLSessionDataTask * _Nullable task, NSError * _Nonnull error) {
    NSLog(@"%@", [error localizedDescription]);
}];
application/json.png
  • application/octet-stream

application/octet-stream 这个在AFNetworking中一般是指二进制数据，当一个文件的类型不能被识别的时候，一般会使用application/octet-stream。在AFNetworking中一般会配合multipart/form-data使用，因为使用multipart/form-data可以传输多个文件，每个文件在body分块由boundary分割，如果该分块是文件，需要指定文件名和文件类型信息，当一个文件的类型不能被识别的时候，就会使用application/octet-stream。

static inline NSString * AFContentTypeForPathExtension(NSString *extension) {
    NSString *UTI = (__bridge_transfer NSString *)UTTypeCreatePreferredIdentifierForTag(kUTTagClassFilenameExtension, (__bridge CFStringRef)extension, NULL);
    NSString *contentType = (__bridge_transfer NSString *)UTTypeCopyPreferredTagWithClass((__bridge CFStringRef)UTI, kUTTagClassMIMEType);
    if (!contentType) {
        return @"application/octet-stream";
    } else {
        return contentType;
    }
}

以下是上传1.data时的主题报文的的Content-Type：

application/octet-stream.png

在上传大文件时，如果使用application/x-www-form-urlencoded作为Content-Type，文件的长度会变至原本的2-3倍，这时最好使用multipart/form-data。在上传少量数据时，如果使用multipart/form-data由于存在boundary会带来额外的流量，这时最好使用application/x-www-form-urlencoded。至于使用哪个还是根据实际情况考虑。

Range

Range 属性在做断点续传的时候使用的比较多，表示请求资源的部分内容(不包括响应头的大小), 单位是byte,即字节,从0开始。如果服务器能够正常响应的话，服务器会返回206 Partial Content的状态码及说明。如果不能处理这种Range的话，就会返回整个资源以及响应状态码为200 OK。

请求 Range。

Range: bytes=100- 第100个字节及最后个字节的数据
Range: bytes=200-1000 第20个字节到第1000个字节之间的数据.
Range: bytes=-500  表示最后500个字节
Range: bytes=500-  表示500字节以后的范围
Range: bytes=0-0,-1 第一个和最后一个字节
Range: bytes=500-600,601-999 同时指定几个范围

响应 Range。

Content-Range: bytes 0-100/4000 服务器响应了前(0-100)个字节的数据，该资源一共有(4000)个字节大小。

ETag

被请求变量的实体值，用来判断当前请求资源是否改变，主要为了解决 Last-Modified 无法解决的一些问题，Last-Modified和If-Modified-Since只判断资源的最后修改时间，而ETags和If-None-Match可以是资源任何的任何属性，类似于资源的MD5。

  • If-None-Match

在HTTP Response中添加ETags信息，当客户端再次请求该资源时，将在HTTP Request中加入If-None-Match信息（ETags的值）。如果服务器验证资源的ETags没有改变（该资源没有改变），将返回一个304状态；否则服务器将返回200状态，并返回该资源和新的ETags。

  • If-Match

在HTTP Request中加入If-Match信息（ETags的值）。如果服务器验证资源的ETags与If-Match的值一致，表示文件没有被修改，则开始继续传送文件，服务器返回 200 OK；2. 如果文件被修改，则不传输，服务器返回 412 Precondition failed

以下是对简书请求的响应报文：

响应报文.png

我们可以拿到 ETags再去请求：

If-None-Match 请求：

GET / HTTP/1.1
If-None-Match: W/"46897b97f1ec60f7e9234128a807a4da"
Content-Type: application/json; charset=utf-8
Cookie: signin_redirect=http%3A%2F%2Fwww.jianshu.com%2F; _maleskine_session=OTlTVXFmSkFUWkwvckpsL1NQZzRCb3d2WjZKVUd0cjg2bmswNXRCZ2lSYll5NXUwNm9PM3crK1RyVlhLOWdBTGFLYW5uUjJzZ2M5N25OeVMwUWZzNWo3NzBKYnNCaEprN0szMERXc29hYzIvQ3ZLRGgrR21Dc1pGSXYwakt3dytPc3lEdUNqT0VxNm9ObWQzNjd2TllnT1Y1Q2xmeE90OTN5TitiSzgyb1I0ZnVSRzYydko3Yk1Kbk91YmZvYWdEajJBVVZqZnhObkx3TzZxTC9RV3lMVTM2azFsdjVjenU3VElxeFNSV2FsZ2trM3Y0NXV4UW0zSDFVUFp3QzVEbC0tWG5OR0YyWTZ4VzZlZzYrRHZ1ZU9RZz09--f0b6a705d154b0689d3b7dd1c372bacb85bea348
Host: www.jianshu.com
Connection: close
User-Agent: Paw/3.1.4 (Macintosh; OS X/10.12.6) GCDHTTPRequest

If-None-Match 响应 ：

HTTP/1.1 304 Not Modified
Date: Tue, 17 Oct 2017 13:06:41 GMT
Server: Tengine
X-Frame-Options: DENY
X-XSS-Protection: 1; mode=block
X-Content-Type-Options: nosniff
Content-Security-Policy: script-src 'self' 'unsafe-inline' 'unsafe-eval' *.jianshu.io api.geetest.com static.geetest.com dn-staticdown.qbox.me zz.bdstatic.com *.google-analytics.com hm.baidu.com push.zhanzhang.baidu.com res.wx.qq.com qzonestyle.gtimg.cn as.alipayobjects.com ;style-src 'self' 'unsafe-inline' *.jianshu.io api.geetest.com static.geetest.com ;
ETag: W/"46897b97f1ec60f7e9234128a807a4da"
Cache-Control: max-age=0, private, must-revalidate
Set-Cookie: _maleskine_session=OTlTVXFmSkFUWkwvckpsL1NQZzRCb3d2WjZKVUd0cjg2bmswNXRCZ2lSYll5NXUwNm9PM3crK1RyVlhLOWdBTGFLYW5uUjJzZ2M5N25OeVMwUWZzNWo3NzBKYnNCaEprN0szMERXc29hYzIvQ3ZLRGgrR21Dc1pGSXYwakt3dytPc3lEdUNqT0VxNm9ObWQzNjd2TllnT1Y1Q2xmeE90OTN5TitiSzgyb1I0ZnVSRzYydko3Yk1Kbk91YmZvYWdEajJBVVZqZnhObkx3TzZxTC9RV3lMVTM2azFsdjVjenU3VElxeFNSV2FsZ2trM3Y0NXV4UW0zSDFVUFp3QzVEbC0tWG5OR0YyWTZ4VzZlZzYrRHZ1ZU9RZz09--f0b6a705d154b0689d3b7dd1c372bacb85bea348; path=/; HttpOnly
X-Request-Id: b4e0dee3-4a91-4cc3-84ce-9538ea4d29c5
X-Runtime: 0.037953
X-Via: 1.1 zhouwtong132:2 (Cdn Cache Server V2.0)
Connection: close

可以看出返回码为 304 Not Modified，这时body没有内容。这样在网络上传输的数据就会大大减少，同时也减轻了服务器的负担。

If-Match 请求：

GET / HTTP/1.1
If-Match: W/"46897b97f1ec60f7e9234128a807a4da"
Content-Type: application/json; charset=utf-8
Cookie: signin_redirect=http%3A%2F%2Fwww.jianshu.com%2F; _maleskine_session=VDUzOFExbmhvUnVLMkhmVDFYQ09vbXJ2Z0EwVXNFQkl1aVg5L0hLb1liR1BnTWhnU2RubFBRTEcwWWZ1TWxabndxTFJ1cTkxQzZVZjYwdXNmM3hOckJoQndVOG81eURUOC9HNHRyZWJ3VnF6NEJXbUo0UW4vR0pqMHRMV0RpaWhLNHhaQWdqc3ZJSnhIWWgzd3hNeDZUOXhFajY4SFdSUnl2UE9LVGVlM3dkekx1WnVXWEZ2Q0NQSWhMMDg0OS91ODQ1NE1kS0NHRGpxTzM2aEZuRDVIUi8xclVYMDg4Q3lNZnF1K3dLcFdPWTB1V0pLNVpqSy8vZVdiWWNZTEQwcS0tMmlZWUdwMjkrZHNhM24vMGJpbzk1UT09--0ef0ba03bd4f031c21a0c3206e640769ccec2cc7
Host: www.jianshu.com
Connection: close
User-Agent: Paw/3.1.4 (Macintosh; OS X/10.12.6) GCDHTTPRequest

If-Match 响应：

HTTP/1.1 200 OK
Date: Tue, 17 Oct 2017 13:08:54 GMT
Server: Tengine
Content-Type: text/html; charset=utf-8
Transfer-Encoding: chunked
X-Frame-Options: DENY
X-XSS-Protection: 1; mode=block
X-Content-Type-Options: nosniff
Content-Security-Policy: script-src 'self' 'unsafe-inline' 'unsafe-eval' *.jianshu.io api.geetest.com static.geetest.com dn-staticdown.qbox.me zz.bdstatic.com *.google-analytics.com hm.baidu.com push.zhanzhang.baidu.com res.wx.qq.com qzonestyle.gtimg.cn as.alipayobjects.com ;style-src 'self' 'unsafe-inline' *.jianshu.io api.geetest.com static.geetest.com ;
ETag: W/"46897b97f1ec60f7e9234128a807a4da"
Cache-Control: max-age=0, private, must-revalidate
Set-Cookie: _maleskine_session=VDUzOFExbmhvUnVLMkhmVDFYQ09vbXJ2Z0EwVXNFQkl1aVg5L0hLb1liR1BnTWhnU2RubFBRTEcwWWZ1TWxabndxTFJ1cTkxQzZVZjYwdXNmM3hOckJoQndVOG81eURUOC9HNHRyZWJ3VnF6NEJXbUo0UW4vR0pqMHRMV0RpaWhLNHhaQWdqc3ZJSnhIWWgzd3hNeDZUOXhFajY4SFdSUnl2UE9LVGVlM3dkekx1WnVXWEZ2Q0NQSWhMMDg0OS91ODQ1NE1kS0NHRGpxTzM2aEZuRDVIUi8xclVYMDg4Q3lNZnF1K3dLcFdPWTB1V0pLNVpqSy8vZVdiWWNZTEQwcS0tMmlZWUdwMjkrZHNhM24vMGJpbzk1UT09--0ef0ba03bd4f031c21a0c3206e640769ccec2cc7; path=/; HttpOnly
X-Request-Id: c9cf0f89-fe3e-46b3-bac4-c7e519660434
X-Runtime: 0.007676
X-Via: 1.1 zhouwtong132:2 (Cdn Cache Server V2.0)
Connection: close

<!DOCTYPE html>
<!--[if IE 6]><html class="ie lt-ie8"><![endif]-->
<!--[if IE 7]><html class="ie lt-ie8"><![endif]-->
<!--[if IE 8]><html class="ie ie8"><![endif]-->
<!--[if IE 9]><html class="ie ie9"><![endif]-->
<!--[if !IE]><!--> <html> <!--<![endif]-->

<head>
  <meta charset="utf-8">
  <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=Edge">
  <meta name="viewport" content="width=device-widt
   ...
</html>

表示服务器验证资源的ETags与If-Match的值一致，表示文件没有被修改，则开始继续传送文件，服务器返回 200 OK。

Modified

字段名 说明 用法
Last-Modified 由服务器往客户端发送的 HTTP 头 表示资源的最后修改日期时间
If-Modified-Since 1. 如果文件被修改，就开始传输, 服务器返回 200 OK；2. 如果文件没有被修改，就无需传输, 服务器返回 304 Not Modified. 客户端下载文件时，如果文件没有修改，就不用重新下载
If-Unmodified-Since 1. 如果文件没有被修改，则开始继续传送文件，服务器返回 200 OK；2. 如果文件被修改，则不传输，服务器返回 412 Precondition failed 断点续传，判断文件时候被修改


（待续）

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