面試官問：一個TCP連線可以發送多少個HTTP請求？

曾經有這麼一道經典面試題：從 URL 在瀏覽器被輸入到頁面展現的過程中發生了什麼事？

我相信大多數準備過的同學都能回答出來，但如果繼續問：收到的HTML 如果包含幾十個圖片標籤，這些圖片是以什麼方式、什麼順序、建立了多少連接、使用什麼協定被下載下來的呢？

要搞懂這個問題，我們需要先解決下面五個問題：

1、現代瀏覽器在與伺服器建立了一個TCP 連線後是否會在一個HTTP 請求完成後中斷？什麼情況下會斷開？

2、一個 TCP 連線可以對應幾個 HTTP 請求？

3、一個 TCP 連線中 HTTP 請求發送可以一起發送麼（例如一起發三個請求，再三個回應一起接收）？

4、為什麼有的時候重新整理頁面不需要重新建立 SSL 連線？

5、瀏覽器對相同 Host 建立 TCP 連線到數量有沒有限制？

第一個問題

現代瀏覽器在與伺服器建立了一個TCP 連線後是否會在一個HTTP 請求完成後斷開？什麼情況下會斷開？

在 HTTP/1.0 中，一個伺服器在傳送完一個 HTTP 回應後，會中斷 TCP 連結。但這樣每次請求都會重新建立並斷開 TCP 連接，代價過大。所以雖然標準中沒有設定，某些伺服器對 Connection: keep-alive 的 Header 進行了支援。意思是說，完成這個 HTTP 請求之後，不要中斷 HTTP 請求使用的 TCP 連線。這樣的好處是連接可以被重新使用，之後發送HTTP 請求的時候不需要重新建立TCP 連接，以及如果維持連接，那麼SSL 的開銷也可以避免，兩張圖片是我短時間內兩次訪問www.github .com 的時間統計：

頭一次訪問，有初始化連接和SSL 開銷

初始化連線和SSL開銷消失了，說明使用的是同一個TCP 連接

持久連接：既然維持TCP 連接好處這麼多，HTTP/1.1 就把Connection 頭寫進標準，並且默認開啟持久連接，除非請求中寫明Connection: close，那麼瀏覽器和伺服器之間是會維持一段時間的TCP 連接，不會一個請求結束就斷掉。

所以第一個問題的答案是：預設建立 TCP 連線不會斷開，只有在請求報頭中宣告 Connection: close 才會在請求完成後關閉連線。

第二個問題

一個 TCP 連線可以對應幾個 HTTP 請求？

了解了第一個問題之後，其實這個問題已經有了答案，如果維持連接，一個 TCP 連接是可以發送多個 HTTP 請求的。

第三個問題

一個 TCP 連線中 HTTP 請求發送可以一起發送麼（例如一起發送三個請求，再三個回應一起接收）？

HTTP/1.1 有一個問題，單一TCP 連線在同一時刻只能處理一個請求，意思是說：兩個請求的生命週期不能重疊，任兩個HTTP 請求從開始到結束的時間在同一個TCP 連線裡不能重疊。

雖然 HTTP/1.1 規格中規定了 Pipelining 來試圖解決這個問題，但這個功能在瀏覽器中預設是關閉的。

先來看一下Pipelining 是什麼，RFC 2616 中規定了：

A client that supports persistent connections MAY "pipeline" its requests (i.e., send multiple requests without waiting for each response). A server MUST send its responses to those requests in the same order that the requests were received. 一个支持持久连接的客户端可以在一个连接中发送多个请求（不需要等待任意请求的响应）。收到请求的服务器必须按照请求收到的顺序发送响应。

至於標準為什麼這麼設定，我們可以大概推測一個原因：由於HTTP/1.1 是個文字協議，同時傳回的內容也並不能區分對應於哪個發送的請求，所以順序必須維持一致。例如你向伺服器發送了兩個請求 GET/query?q=A 和 GET/query?q=B，伺服器回傳了兩個結果，瀏覽器是沒有辦法根據回應結果來判斷回應對應於哪一個請求的。

Pipelining 這個設想看起來比較美好，但是在實務上會出現許多問題：

• 有些代理伺服器不能正確的處理 HTTP Pipelining。

• 正確的管線實作是複雜的。

• Head-of-line Blocking 連線頭阻塞：在建立起一個 TCP 連線之後，假設客戶端在這個連線連續向伺服器發送了幾個請求。依照標準，伺服器應該按照收到請求的順序傳回結果，假設伺服器在處理首個請求時花費了大量時間，那麼後面所有的請求都需要等著首個請求結束才能回應。

所以現代瀏覽器預設是不開啟 HTTP Pipelining 的。

但是，HTTP2 提供了 Multiplexing 多路傳輸特性，可以在一個 TCP 連線中同時完成多個 HTTP 請求。至於 Multiplexing 具體怎麼實現的就是另一個問題了。我們可以看一下使用 HTTP2 的效果。

綠色是發起請求到請求回傳的等待時間，藍色是回應的下載時間，可以看到都是在同一個Connection，並行完成的

所以這個問題也有了答案：在HTTP/1.1 存在Pipelining 技術可以完成這個多個請求同時發送，但是由於瀏覽器預設關閉，所以可以認為這是不可行的。在 HTTP2 中由於 Multiplexing 特性的存在，多個 HTTP 請求可以在同一個 TCP 連線中並行。

那麼在 HTTP/1.1 時代，瀏覽器是如何提高頁面載入效率的呢？主要有下面兩點：

• 維護和伺服器已經建立的 TCP 連接，在同一連接上順序處理多個請求。

• 和伺服器建立多個 TCP 連線。

第四個問題

為什麼有的時候要刷新頁面不需要重新建立 SSL 連線？

在第一個問題的討論中已經有答案了，TCP 連線有的時候會被瀏覽器和服務端維持一段時間。 TCP 不需要重新建立，SSL 自然也會用之前的。

第五個問題

瀏覽器對相同 Host 建立 TCP 連線到數量有沒有限制？

假設我們還在 HTTP/1.1 時代，那時候沒有多路傳輸，當瀏覽器拿到一個有數十張圖片的網頁該怎麼辦呢？肯定不能只開一個TCP 連接順序下載，那樣用戶肯定等的很難受，但是如果每個圖片都開一個TCP 連接發HTTP 請求，那電腦或者伺服器都可能受不了，要是有1000 張圖片的話總不能開1000 個TCP 連線吧，你的電腦同意NAT 也不一定會同意。

所以答案是：有。 Chrome 最多允許對同一個 Host 建立六個 TCP 連線。不同的瀏覽器有一些差異。

developers.google.com/web/tools/ch...

那麼回到最開始的問題，收到的HTML 如果包含數十個圖片標籤，這些圖片是以什麼方式、什麼順序、建立了多少連結、使用什麼協定被下載下來的呢？

如果圖片都是HTTPS 連線且在同一個網域下，那麼瀏覽器在SSL 握手之後會和伺服器商量能不能用HTTP2，如果能的話就使用Multiplexing 功能在這個連線上進行多路傳輸。不過也未必會所有掛在這個網域的資源都會使用一個 TCP 連線去獲取，但可以確定的是 Multiplexing 很可能會被用到。

如果發現用不了 HTTP2 呢？或是用不了 HTTPS（現實中的 HTTP2 都是在 HTTPS 上實現的，所以也就是只能使用 HTTP/1.1）。那瀏覽器就會在一個HOST 上建立多個TCP 連接，連接數量的最大限制取決於瀏覽器設置，這些連接會在空閒的時候被瀏覽器用來發送新的請求，如果所有的連接都正在發送請求呢？那其他的請求就只能等等了。            

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