面試官：一個 TCP 連線可以發多少個 HTTP 請求？
曾經有這麼一道面試題：從 URL 在瀏覽器被被輸入到頁面展現的過程中發生了什麼？
相信大多數準備過的同學都能回答出來，但是如果繼續問：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、建立了多少連線、使用什麼協議被下載下來的呢？
要搞懂這個問題，我們需要先解決下面五個問題：
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？
一個 TCP 連線可以對應幾個 HTTP 請求？
一個 TCP 連線中 HTTP 請求傳送可以一起傳送麼（比如一起發三個請求，再三個響應一起接收）？
為什麼有的時候重新整理頁面不需要重新建立 SSL 連線？
瀏覽器對同一 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 響應後，會斷開 TCP 連結。但是這樣每次請求都會重新建立和斷開 TCP 連線，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，不要斷開 HTTP 請求使用的 TCP 連線。這樣的好處是連線可以被重新使用，之後傳送 HTTP 請求的時候不需要重新建立 TCP 連線，以及如果維持連線，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 https://www.github.com 的時間統計：
頭一次訪問，有初始化連線和 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 連線
持久連線：既然維持TCP 連線好處這麼多，HTTP/1.1 就把 Connection 頭寫進標準，並且預設開啟持久連線，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 連線，不會一個請求結束就斷掉。
所以第一個問題的答案是：預設情況下建立 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？
瞭解了第一個問題之後，其實這個問題已經有了答案，如果維持連線，一個 TCP 連線是可以傳送多個 HTTP 請求的。
第三個問題
一個 TCP 連線中 HTTP 請求傳送可以一起傳送麼（比如一起發三個請求，再三個響應一起接收）？
HTTP/1.1 存在一個問題，單個 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，任意兩個 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 規範中規定了 Pipelining 來試圖解決這個問題，但是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.
一個支援持久連線的客戶端可以在一個連線中傳送多個請求（不需要等待任意請求的響應）。收到請求的伺服器必須按照請求收到的順序傳送響應。
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，同時返回的內容也並不能區分對應於哪個傳送的請求，所以順序必須維持一致。比如你向伺服器傳送了兩個請求GET/query?q=A和GET/query?q=B，伺服器返回了兩個結果，瀏覽器是沒有辦法根據響應結果來判斷響應對應於哪一個請求的。
Pipelining 這種設想看起來比較美好，但是在實踐中會出現許多問題：
一些代理伺服器不能正確的處理 HTTP Pipelining。
正確的流水線實現是複雜的。
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傳送了幾個請求。按照標準，伺服器應該按照收到請求的順序返回結果，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響應。
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返回的等待時間，藍色是響應的下載時間，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傳送，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 特點的存在，多個 HTTP 請求可以在同一個 TCP 連線中並行進行。
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：
維持和伺服器已經建立的 TCP 連線，在同一連線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
為什麼有的時候重新整理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
瀏覽器對同一 Host 建立 TCP 連線到數量有沒有限制？
假設我們還處在 HTTP/1.1 時代，那個時候沒有多路傳輸，當瀏覽器拿到一個有幾十張圖片的網頁該怎麼辦呢？肯定不能只開一個 TCP 連線順序下載，那樣使用者肯定等的很難受，但是如果每個圖片都開一個 TCP 連線發 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區別。
https://developers.google.com/web/tools/chrome-devtools/network/issues#queued-or-stalled-requestsdevelopers.google.com
那麼回到最開始的問題，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、建立了多少連線、使用什麼協議被下載下來的呢？
如果圖片都是 HTTPS 連線並且在同一個域名下，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域名的資源都會使用一個 TCP 連線去獲取，但是可以確定的是 Multiplexing 很可能會被用到。
如果發現用不了 HTTP2 呢？或者用不了 HTTPS（現實中的 HTTP2 都是在 HTTPS 上實現的，所以也就是隻能使用 HTTP/1.1）。那瀏覽器就會在一個 HOST 上建立多個 TCP 連線，連線數量的最大限制取決於瀏覽器設定，這些連線會在空閒的時候被瀏覽器用來發送新的請求，如果所有的連線都正在傳送請求呢？那其他的請求就只能等等了。
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作者：鬆