Web性能101:HTTP Headers

Posted 2021-04-30 Java性能调优

超文本传输协议(HTTP)最早是由Tim Berners-Lee在1991年提出的。最初版本的HTTP/0.9旨在促进客户机和服务器之间的数据传输。该协议工作在TCP连接上的请求-响应模型上，但是经过多年的发展，它包含了一些改进和高级特性。最新的版本是HTTP/2，它引入了主要的改进，优先考虑web页面性能和速度。HTTP是“Hypertext Transfer Protocol”的缩写，整个万维网都在使用这种协议，几乎你在浏览器里看到的大部分内容都是通过http协议来传输的，比如这篇文章。

图1

什么是HTTP Headers?

HTTP Headers是HTTP请求和相应的核心，它承载了关于客户端浏览器，请求页面，服务器等相关的信息，有三个主要组件组成：

• Start line

• Headers

• Body/Content

图2

根据HTTP消息的类型，起始行包括方法、路径、状态代码和协议版本。接下来添加HTTP头，并将其定义为由冒号分隔的名称-键值对。这些headers文件用于发送附加参数以及请求或响应，消息体将包括与请求一起发送的数据或与响应一起接收的数据。

标题有不同的类型，我们可以根据其使用情况将其分为4类:

• General header(普通)

• Request header（请求）

• Response header（响应）

• Entity header （实体）

图3

1、普通 header

可以在请求和响应消息中使用的头，并且与正在交换的数据无关。一些常见的通用头文件包括:

1.1

  Cache-Control（缓存控制）

Cache-Control是一种通用的头文件类型，可用于指定请求和响应遵循的缓存机制，当客户机和服务器进行缓存时，必须严格实现头文件中指定的指令。（Cache-Control 缓存指令是单向的（响应中出现的缓存指令在请求中未必会出现），且是独立的（一个消息的缓存指令不会影响另一个消息处理的缓存机制），HTTP1.0运用的相似的报头域为Pragma）。

例如，要在web页面上缓存静态文件，可以使用下面的格式定义头文

图4

• max-stale ：指示客户机可以接收超出超时期间的响应消息，并允许以秒微单位配置响应的过期时间，如果指定max-stale消息的值，那么客户机可以接收超出超时期指定值之内的响应消息。

• max-age:  指示客户机可以接收生存期不大于指定时间（以秒为单位）的响应。

• min-fresh:   指示客户机可以接收响应时间小于当前时间加上指定时间的响应。

• no-cache：服务器必须先验证缓存内容，然后再将其发送给客户端。

• no-store：不允许缓存存储请求和响应数据。

• no-transform：缓存不应转换存储的内容。例如，更改图像格式以节省空间。

• only-if-cached：客户端只需要缓存的内容，请求不会向源服务器检查是否有新内容。

• must-revalidate：必须验证获取的资源以确保它不是旧的。

• public：响应可以缓存在任何地方 - 私有或共享缓存。

• private：响应必须存储在私有缓存中; 不允许共享缓存。

• proxy-revalidate：适用于共享缓存，必须验证响应的最新度。

还有一些其他头指令不属于HTTP缓存标准。这些被称为ExtensionCache-Control指令; 不可变是一个例子。immutable指令表明响应主体将保持不变，因此客户端无需再次验证内容。

1.2

连 接

Connection标头指定数据交换完成后HTTP连接是否应保持打开状态。它建立了一个持久连接，可以被后续请求重用。

要保持连接打开，标头将以以下格式发送：

Connection:keep-alive

标头指令包括：

• keep-alive： 连接是持久的，一旦建立，它对所有后续请求保持打开状态。

• Close： 此值指示客户端或服务器关闭连接。

1.3

传输编码

Transfer-Encoding指定在邮件正文中传输内容时要使用的格式或编码。例如，要指示应压缩文件，标头将按以下格式发送：

Transfer-Encoding: compress（传输编码：压缩格式）

您还可以指定由逗号分隔的多种编码格式。此标头的指令包括：

• chunked： 在将内容传输到客户端或服务器之前将内容拆分为块。

• deflate：使用deflate压缩算法压缩内容。

• gzip：这是另一种基于UNIX gzip程序的压缩格式。

• identity：表示内容不需要压缩或修改。

2、请求 header

这些标头定义了所请求数据的参数或参数，这些参数提供了有关发出请求的客户端的重要信息。一些常见的请求标头包括：

2.1

Accept-Encoding

此请求标头指定客户端支持的编码。例如，要指示客户端理解多个编码，标头格式将为：

Accept-Encoding：deflate，gzip; q = 1.0，*; q = 0.5

标题接受的值为：

      ·    gzip

• compress

• deflate

• br (Brotli 算法)

• identity（唯一标识符ID）

• * (默认标头值)

• ;q= (q values weighting)

2.2

If-Match

If-Match请求标头指示条件请求。仅当标头与ETag（资源的唯一标识符）或标头中指定的ETag值列表匹配时，标头才会返回请求的响应。

例如，要从具有以下任何ETag的服务器返回资源，标头将采用以下格式（其中“W /”表示可能与字节不匹配的弱ETag值）。

If-Match: W/"67ab43", "54ed21", "7892dd"

2.3

If-Modified-Since

标头是另一个条件请求。只有在指定日期之后修改了所请求的资源，服务器才会返回所请求的资源。If-Modified-Since仅用于GET或HEAD请求。例如，要返回10月1日之后修改的请求，标头将以以下格式发送：

If-Modified-Since：Sun，2017年10月1日01:28:00 GMT

请求标头接受date参数中的以下值：

If-Modified-Since：<day-name>，<day> <month> <year> <hour>：

<minute>：<second> GMT

2.4

范 围

Range标头指定要返回的文档/资源的一部分。它可用于请求将部分内容拆分为不同范围或仅部分内容。例如，要获取特定字节数之间的数据，标头格式将为：

范围：bytes= 200-1000,2000-6576

要从相同内容的多个部分请求，标头应采用以下格式：

范围：

<unit> = <range-start>  -  <range-end>，<range-start>  -  <range-end>，

<range-start>  -  <range-end>

2.5

用户代理

User-Agent请求标头提供有关客户端应用程序的详细信息，包括软件版本，应用程序类型，操作系统等。常见的用户代理标头请求将采用以下格式：

User-Agent：Mozilla / <version>（<system-information>）<platform>（<platform-details>）<extensions>

以下是FireFox用户代理字符串的示例：

Mozilla / 5.0（平台; rv：geckoversion）Gecko / geckotrail Firefox / firefoxversion

3、响应式标题

这些标头包含有关传入响应的信息。一些常见的响应标头是：

3.1

可接受的范围

此响应标头使客户端知道服务器支持范围请求。标头值指定范围值的单位。例如，如果以字节为单位发送范围请求，则标头格式为：

Accept-Ranges：bytes

3.2

ETag

ETag是所请求资源的唯一标识符。它可以轻松识别缓存资源的版本，并有助于跟踪对资源所做的更新。为网页上的图像生成的ETag将与其他响应头格式一起发送：

ETag：“<etag_value>”

例如：ETAG：51baf2f08d0b59d55196aba274562dcc

3.3

位 置

位置响应标头指示页面重定向，并与3xx状态响应一起发送。它指定页面重定向的URL。

标题格式如下：

Location: <url>

3.4

变 化

此响应标头指定请求标头值的集合，以确定是否应重新验证所请求的缓存资源。例如：要提供缓存资源的移动版本，我们可以使用以下Vary标头值，以便在提供资源之前检查User-Agent标头。

Vary: User-Agent

4、实体标题

实体标题描述构成消息正文的内容。一些常见的实体标题是：

4.1

Allow

Allow实体标头用于列出请求的资源接受的方法。例如，以下标头值指定与资源相关的HTTP方法。

允许：GET，POST，HEAD

4.2

内容编码

实体标头指示消息正文中使用的编码类型。标头以以下格式发送  

内容编码格式：gzip

多个编码类型可以列在同一个标头中：

内容编码格式：deflate，gzip

4.3

内容长度

此标头指定实体或邮件正文的大小标题格式为：

内容长度：<length>

例如：

内容长度：3495

这里的长度是八位字节的小数。 

4.4

有效期

Expires标头指示资源可被视为新鲜的日期和时间。例如，如果资源在10 月10 日之后失效，那么标题将为：

到期日：2015年10月21日星期三07:28:00 GMT

5、最后补充

 根据维基百科对http header内容的组织形式，

大体分为Request和Response两部分。

5.1

Requests部分

Header	解释	示例
Accept	指定客户端能够接收的内容类型	Accept: text/plain, text/html
Accept-Charset	浏览器可以接受的字符编码集。	Accept-Charset: iso-8859-5
Accept-Encoding	指定浏览器可以支持的web服务器返回内容压缩编码类型。	Accept-Encoding: compress, gzip
Accept-Language	浏览器可接受的语言	Accept-Language: en,zh
Accept-Ranges	可以请求网页实体的一个或者多个子范围字段	Accept-Ranges: bytes
Authorization	HTTP授权的授权证书	Authorization: Basic QWxhZGRpbjpvcGVuIHNlc2FtZQ==
Cache-Control	指定请求和响应遵循的缓存机制	Cache-Control: no-cache
Connection	表示是否需要持久连接。（HTTP 1.1默认进行持久连接）	Connection: close
Cookie	HTTP请求发送时，会把保存在该请求域名下的所有cookie值一起发送给web服务器。	Cookie: $Version=1; Skin=new;
Content-Length	请求的内容长度	Content-Length: 348
Content-Type	请求的与实体对应的MIME信息	Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
Date	请求发送的日期和时间	Date: Tue, 15 Nov 2010 08:12:31 GMT
Expect	请求的特定的服务器行为	Expect: 100-continue
From	发出请求的用户的Email	From: [e-mail]
Host	指定请求的服务器的域名和端口号	Host: www.zcmhi.com
If-Match	只有请求内容与实体相匹配才有效	If-Match: “737060cd8c284d8af7ad3082f209582d”
If-Modified-Since	如果请求的部分在指定时间之后被修改则请求成功，未被修改则返回304代码	If-Modified-Since: Sat, 29 Oct 2010 19:43:31 GMT
If-None-Match	如果内容未改变返回304代码，参数为服务器先前发送的Etag，与服务器回应的Etag比较判断是否改变	If-None-Match: “737060cd8c284d8af7ad3082f209582d”
If-Range	如果实体未改变，服务器发送客户端丢失的部分，否则发送整个实体。参数也为Etag	If-Range: “737060cd8c284d8af7ad3082f209582d”
If-Unmodified-Since	只在实体在指定时间之后未被修改才请求成功	If-Unmodified-Since: Sat, 29 Oct 2010 19:43:31 GMT
Max-Forwards	限制信息通过代理和网关传送的时间	Max-Forwards: 10
Pragma	用来包含实现特定的指令	Pragma: no-cache
Proxy-Authorization	连接到代理的授权证书	Proxy-Authorization: Basic QWxhZGRpbjpvcGVuIHNlc2FtZQ==
Range	只请求实体的一部分，指定范围	Range: bytes=500-999
Referer	先前网页的地址，当前请求网页紧随其后,即来路	Referer: http://www.zcmhi.com/archives/71.html
TE	客户端愿意接受的传输编码，并通知服务器接受接受尾加头信息	TE: trailers,deflate;q=0.5
Upgrade	向服务器指定某种传输协议以便服务器进行转换（如果支持）	Upgrade: HTTP/2.0, SHTTP/1.3, IRC/6.9, RTA/x11
User-Agent	User-Agent的内容包含发出请求的用户信息	User-Agent: Mozilla/5.0 (Linux; X11)
Via	通知中间网关或代理服务器地址，通信协议	Via: 1.0 fred, 1.1 nowhere.com (Apache/1.1)
Warning	关于消息实体的警告信息	Warn: 199 Miscellaneous warning

5.2

Responses部分

Header	解释	示例
Accept-Ranges	表明服务器是否支持指定范围请求及哪种类型的分段请求	Accept-Ranges: bytes
Age	从原始服务器到代理缓存形成的估算时间（以秒计，非负）	Age: 12
Allow	对某网络资源的有效的请求行为，不允许则返回405	Allow: GET, HEAD
Cache-Control	告诉所有的缓存机制是否可以缓存及哪种类型	Cache-Control: no-cache
Content-Encoding	web服务器支持的返回内容压缩编码类型。	Content-Encoding: gzip
Content-Language	响应体的语言	Content-Language: en,zh
Content-Length	响应体的长度	Content-Length: 348
Content-Location	请求资源可替代的备用的另一地址	Content-Location: /index.htm
Content-MD5	返回资源的MD5校验值	Content-MD5: Q2hlY2sgSW50ZWdyaXR5IQ==
Content-Range	在整个返回体中本部分的字节位置	Content-Range: bytes 21010-47021/47022
Content-Type	返回内容的MIME类型	Content-Type: text/html; charset=utf-8
Date	原始服务器消息发出的时间	Date: Tue, 15 Nov 2010 08:12:31 GMT
ETag	请求变量的实体标签的当前值	ETag: “737060cd8c284d8af7ad3082f209582d”
Expires	响应过期的日期和时间	Expires: Thu, 01 Dec 2010 16:00:00 GMT
Last-Modified	请求资源的最后修改时间	Last-Modified: Tue, 15 Nov 2010 12:45:26 GMT
Location	用来重定向接收方到非请求URL的位置来完成请求或标识新的资源	Location: http://www.zcmhi.com/archives/94.html
Pragma	包括实现特定的指令，它可应用到响应链上的任何接收方	Pragma: no-cache
Proxy-Authenticate	它指出认证方案和可应用到代理的该URL上的参数	Proxy-Authenticate: Basic
refresh	应用于重定向或一个新的资源被创造，在5秒之后重定向（由网景提出，被大部分浏览器支持）	Refresh: 5; url= http://www.zcmhi.com/archives/94.html
Retry-After	如果实体暂时不可取，通知客户端在指定时间之后再次尝试	Retry-After: 120
Server	web服务器软件名称	Server: Apache/1.3.27 (Unix) (Red-Hat/Linux)
Set-Cookie	设置Http Cookie	Set-Cookie: UserID=JohnDoe; Max-Age=3600; Version=1
Trailer	指出头域在分块传输编码的尾部存在	Trailer: Max-Forwards
Transfer-Encoding	文件传输编码	Transfer-Encoding:chunked
Vary	告诉下游代理是使用缓存响应还是从原始服务器请求	Vary: *
Via	告知代理客户端响应是通过哪里发送的	Via: 1.0 fred, 1.1 nowhere.com (Apache/1.1)
Warning	警告实体可能存在的问题	Warning: 199 Miscellaneous warning
WWW-Authenticate	表明客户端请求实体应该使用的授权方案	WWW-Authenticate: Basic

关于 HTTP headers 我就讲这么多，如有疑惑或者想了解其它与之相关的内容，欢迎下方关注留言评论哦。

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