奇怪的知识： okhttp 是如何支持 Http2 的？
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了奇怪的知识： okhttp 是如何支持 Http2 的？相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
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Http2.0 这个吧肯定是真香的，其中特别是二进制分帧和多路复用。
但是我一直有些疑惑，Http2.0为什么后端支持了前端就能直接访问2.0版本了，Okhttp如何开启的Http2.0呢？
简单说下Http2.0
二进制分帧层 (Binary Framing Layer)
帧是数据传输的最小单位，以二进制传输代替原本的明文传输，原本的报文消息被划分为更小的数据帧.
多路复用 (MultiPlexing)
在一个 TCP 连接上，我们可以向对方不断发送帧，每帧的 stream identifier 的标明这一帧属于哪个流，然后在对方接收时，根据 stream identifier 拼接每个流的所有帧组成一整块数据。把 HTTP/1.1 每个请求都当作一个流，那么多个请求变成多个流，请求响应数据分成多个帧，不同流中的帧交错地发送给对方，这就是 HTTP/2 中的多路复用。流的概念实现了单连接上多请求 - 响应并行，解决了线头阻塞的问题，减少了 TCP 连接数量和 TCP 连接慢启动造成的问题.http2 对于同一域名只需要创建一个连接，而不是像 http/1.1 那样创建 6~8 个连接。
服务端推送 (Server Push)
浏览器发送一个请求，服务器主动向浏览器推送与这个请求相关的资源，这样浏览器就不用发起后续请求。
Header 压缩 (HPACK)
使用 HPACK 算法来压缩首部内容
https://httpwg.org/specs/rfc7541.html
Http2.0必须建立在TLS的基础上，也就是必须是Https的请求。
TLS
Http2.0的前置条件是实现了https。
而Https则是在Http的基础上增加了一层Tls。这个东西在大厂的面试中其实是一个高频考点了，简单的说Tls就是一个前后端约定好后续加密方式的过程。这篇文章写的很好，详细可以参考这个传送门，而整体流程如下图。
https://www.jianshu.com/p/07a1e362e1ba
client 发起第一次client hello过程，请求 Https 连接，发送可用的 TLS 版本和可用的密码套件。
server 发起第一次server hello过程，返回证书，密码套件和 TLS 版本等信息。
生成随机对称密钥，使用证书中的服务端公钥加密，发送给服务端
服务端使用私钥解密获取对称密钥
不知道各位有没有思考过一个问题，为什么只要后端将接口升级到Http2.0的支持之后，客户端就能自动的把所有的请求切换到Http2.0上呢？还有2.0和Tls到底有什么关系呢？
ALPN((Application Layer Protocol Negotiation)协议
ALPN (Application Layer Protocol Negotiation)是TLS的扩展，允许在安全连接的基础上进行应用层协议的协商。ALPN支持任意应用层协议的协商，目前应用最多是HTTP2的协商。当前主流浏览器，都只支持基于 HTTPS 部署的 HTTP/2，因为浏览器是基于ALPN协议来判断服务器是否支持HTTP2协议。
ALPN是TLS的扩展协议，而ALPN的作用就是告诉客户端，当前服务端支持的接口协议版本有哪些，当然这里会有很多种。
所有上看的问题的答案基本呼之欲出，贴一张朋友吊打我的图。2.0必须使用TLS的原因就是因为这个ALPN的拓展协议。
Okhttp是如何实现的这整个流程呢，我画了个大概的流程图。
ConnectInterceptor
/** Opens a connection to the target server and proceeds to the next interceptor. */
public final class ConnectInterceptor implements Interceptor {
public final OkHttpClient client;
public ConnectInterceptor(OkHttpClient client) {
this.client = client;
}
@Override public Response intercept(Chain chain) throws IOException {
RealInterceptorChain realChain = (RealInterceptorChain) chain;
Request request = realChain.request();
StreamAllocation streamAllocation = realChain.streamAllocation();
// We need the network to satisfy this request. Possibly for validating a conditional GET.
boolean doExtensiveHealthChecks = !request.method().equals("GET");
HttpCodec httpCodec = streamAllocation.newStream(client, chain, doExtensiveHealthChecks);
RealConnection connection = streamAllocation.connection();
return realChain.proceed(request, streamAllocation, httpCodec, connection);
}
}
其实这里还有个小知识点：
一个 TCP 连接可以对应几个 HTTP 请求？
从拦截器实现可以发现，Okhttp实现了一个连接池，当ConnectionInterceptor被调用的时候，先是判断连接池内有没有空闲并且健康的可用连接，然后再使用连接去调度下一个拦截器，那么也就是一个tcp连接的存活时间是大于Http请求的，所以一个Tcp可以对应多个Http请求。
这个拦截器的作用就是在发起实际请求之前构建好连接，然后使用这个连接发起访问，这里的核心就是调用了streamAllocation.newStream(client, chain, doExtensiveHealthChecks);，获取一个连接对象。
RealConnection
我们主要说些connet方法，它是整个Http2.0的开启流程的关键。
public void connect(int connectTimeout, int readTimeout, int writeTimeout,
int pingIntervalMillis, boolean connectionRetryEnabled, Call call,
EventListener eventListener) {
if (protocol != null) throw new IllegalStateException("already connected");
RouteException routeException = null;
List<ConnectionSpec> connectionSpecs = route.address().connectionSpecs();
ConnectionSpecSelector connectionSpecSelector = new ConnectionSpecSelector(connectionSpecs);
if (route.address().sslSocketFactory() == null) {
if (!connectionSpecs.contains(ConnectionSpec.CLEARTEXT)) {
throw new RouteException(new UnknownServiceException(
"CLEARTEXT communication not enabled for client"));
}
String host = route.address().url().host();
if (!Platform.get().isCleartextTrafficPermitted(host)) {
throw new RouteException(new UnknownServiceException(
"CLEARTEXT communication to " + host + " not permitted by network security policy"));
}
} else {
if (route.address().protocols().contains(Protocol.H2_PRIOR_KNOWLEDGE)) {
throw new RouteException(new UnknownServiceException(
"H2_PRIOR_KNOWLEDGE cannot be used with HTTPS"));
}
}
while (true) {
try {
if (route.requiresTunnel()) {
connectTunnel(connectTimeout, readTimeout, writeTimeout, call, eventListener);
if (rawSocket == null) {
// We were unable to connect the tunnel but properly closed down our resources.
break;
}
} else {
connectSocket(connectTimeout, readTimeout, call, eventListener);
}
establishProtocol(connectionSpecSelector, pingIntervalMillis, call, eventListener);
eventListener.connectEnd(call, route.socketAddress(), route.proxy(), protocol);
break;
} catch (IOException e) {
closeQuietly(socket);
closeQuietly(rawSocket);
socket = null;
rawSocket = null;
source = null;
sink = null;
handshake = null;
protocol = null;
http2Connection = null;
eventListener.connectFailed(call, route.socketAddress(), route.proxy(), null, e);
if (routeException == null) {
routeException = new RouteException(e);
} else {
routeException.addConnectException(e);
}
if (!connectionRetryEnabled || !connectionSpecSelector.connectionFailed(e)) {
throw routeException;
}
}
}
if (route.requiresTunnel() && rawSocket == null) {
ProtocolException exception = new ProtocolException("Too many tunnel connections attempted: "
+ MAX_TUNNEL_ATTEMPTS);
throw new RouteException(exception);
}
if (http2Connection != null) {
synchronized (connectionPool) {
allocationLimit = http2Connection.maxConcurrentStreams();
}
}
}
其中while true 循环内会去构建一个socket连接，当socket连接构建成功之后，会调用establishProtocol(connectionSpecSelector, pingIntervalMillis, call, eventListener);方法，这个就是整篇文章的主角了。
private void establishProtocol(ConnectionSpecSelector connectionSpecSelector,
int pingIntervalMillis, Call call, EventListener eventListener) throws IOException {
if (route.address().sslSocketFactory() == null) {
if (route.address().protocols().contains(Protocol.H2_PRIOR_KNOWLEDGE)) {
socket = rawSocket;
protocol = Protocol.H2_PRIOR_KNOWLEDGE;
startHttp2(pingIntervalMillis);
return;
}
socket = rawSocket;
protocol = Protocol.HTTP_1_1;
return;
}
eventListener.secureConnectStart(call);
connectTls(connectionSpecSelector);
eventListener.secureConnectEnd(call, handshake);
if (protocol == Protocol.HTTP_2) {
startHttp2(pingIntervalMillis);
}
}
看到最后几行代码，其实已经能知道了。
只要当前协议包含了HTTP_2，OKhttp就会开启Http2.0模式，否则则降级成1.1的代码。而如何去获取协议就是connectTls这个方法了，而且Tls完整流程都在方法内。
private void connectTls(ConnectionSpecSelector connectionSpecSelector) throws IOException {
Address address = route.address();
SSLSocketFactory sslSocketFactory = address.sslSocketFactory();
boolean success = false;
SSLSocket sslSocket = null;
try {
// Create the wrapper over the connected socket.
sslSocket = (SSLSocket) sslSocketFactory.createSocket(
rawSocket, address.url().host(), address.url().port(), true /* autoClose */);
// Configure the socket's ciphers, TLS versions, and extensions.
ConnectionSpec connectionSpec = connectionSpecSelector.configureSecureSocket(sslSocket);
if (connectionSpec.supportsTlsExtensions()) {
Platform.get().configureTlsExtensions(
sslSocket, address.url().host(), address.protocols());
}
// Force handshake. This can throw!
sslSocket.startHandshake();
// block for session establishment
SSLSession sslSocketSession = sslSocket.getSession();
// 获取HandShake 信息
Handshake unverifiedHandshake = Handshake.get(sslSocketSession);
// Verify that the socket's certificates are acceptable for the target host.
if (!address.hostnameVerifier().verify(address.url().host(), sslSocketSession)) {
List<Certificate> peerCertificates = unverifiedHandshake.peerCertificates();
if (!peerCertificates.isEmpty()) {
X509Certificate cert = (X509Certificate) peerCertificates.get(0);
throw new SSLPeerUnverifiedException(
"Hostname " + address.url().host() + " not verified:"
+ "
certificate: " + CertificatePinner.pin(cert)
+ "
DN: " + cert.getSubjectDN().getName()
+ "
subjectAltNames: " + OkHostnameVerifier.allSubjectAltNames(cert));
} else {
throw new SSLPeerUnverifiedException(
"Hostname " + address.url().host() + " not verified (no certificates)");
}
}
// Check that the certificate pinner is satisfied by the certificates presented.
address.certificatePinner().check(address.url().host(),
unverifiedHandshake.peerCertificates());
// Success! Save the handshake and the ALPN protocol.
// 成功之后，保存HandShake以及ALPN协议信息。
String maybeProtocol = connectionSpec.supportsTlsExtensions()
? Platform.get().getSelectedProtocol(sslSocket)
: null;
socket = sslSocket;
source = Okio.buffer(Okio.source(socket));
sink = Okio.buffer(Okio.sink(socket));
handshake = unverifiedHandshake;
protocol = maybeProtocol != null
? Protocol.get(maybeProtocol)
: Protocol.HTTP_1_1;
success = true;
} catch (AssertionError e) {
if (Util.isandroidGetsocknameError(e)) throw new IOException(e);
throw e;
} finally {
if (sslSocket != null) {
Platform.get().afterHandshake(sslSocket);
}
if (!success) {
closeQuietly(sslSocket);
}
}
}
这里要先引申出一个概念，Okhttp设计之初就是一个java平台通用的网络库，对于不同的java版本，还有安卓的底层适配逻辑是不同的。
简单的说Okhttp就是抽象了下所有Tls，SSLSocket相关的代码，然后通过一个Platform，根据当前使用环境的不同，去反射调用不同的实现类，然后这个抽象的类去调用Platform的实现类代码，做到多平台的兼容。
其中Tls当生成好SSLSocket之后，就会开始进行client say hello 和server say hello的操作了，这部分完全和https定义的一模一样。
Handshake则会把服务端支持的Tls版本，加密方式等都带回来，然后会把这个没有验证过的HandShake用X509Certificate去验证证书的有效性。然后会通过Platform去从SSLSocket去获取ALPN的协议支持信息，当后端支持的协议内包含Http2.0时，则就会把请求升级到Http2.0阶段。
学习过程中，最好是带着疑问去思考，然后再去做一部分源码追溯，这样事半功倍，同时也能把之前的一部分困惑消灭，同时加深记忆力。
之前Https的一系列问题，我都是靠博客之类的去学习的，基本上不超过两三天就会遗忘啊，同时对于2.0的开启也是一个不求甚解的过程，基本上我之前的后端同事说我们已经是2.0了，我就只能哦一句。
还有一点就是本文只介绍了前置操作，而关于Http2.0的分帧等操作你们可以看下这篇文章啊传送门之HTTP 2.0与OkHttp。
https://juejin.im/post/5c789dbce51d451ecc2028e7
这几年https和Http2.0基本都是高频出现的面试题了，希望文章能对大家的认知有一定的帮助。最后能不能给我的gayhub的辣鸡项目点个赞。
说起来你们不信，今天我休假，可能我还在睡觉，留言放的可能不及时，大家见谅。
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┏(＾0＾)┛明天见！
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