在網(wǎng)絡(luò)的早期時期，人們發(fā)送的文件大小僅為幾KB。到了2023年，我們享受著高分辨率的MB級別圖像，并在幾GB的4K(即將是8K)視頻中觀看。
即使有良好的互聯(lián)網(wǎng)連接，下載一個5GB的文件仍然需要一些時間。如果你擁有Xbox或PlayStation，你就知道這種感覺。
我們有三種方法可以通過HTTP縮短發(fā)送大量數(shù)據(jù)的時間：
- 壓縮數(shù)據(jù)
- 發(fā)送分塊數(shù)據(jù)
- 請求選擇范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)
它們并不是互斥的。你可以根據(jù)用例一起使用所有方法。
壓縮數(shù)據(jù)
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要壓縮數(shù)據(jù)，我們需要壓縮算法。
在發(fā)送請求時，瀏覽器會包含一個名為Accept-Encoding的頭，其中包含支持的壓縮算法列表，包括gzip(GZIP)、compress、deflate和br(Brotli)。
接下來，服務(wù)器從列表中選擇其支持的算法，并在Content-Encoding頭中設(shè)置算法名稱。
當(dāng)瀏覽器接收到響應(yīng)時，它知道如何解析正文中的數(shù)據(jù)。
在這些算法中，最流行的是GZIP。它是壓縮文本數(shù)據(jù)(如html、css和JAVAScript)的絕佳選擇。
Brotli是另一個值得一提的算法。它在壓縮HTML方面的性能甚至比GZIP更好。
這些高效的算法有一些限制。
它們對文本的壓縮效果很好，但對于壓縮圖像或視頻來說則不足夠。畢竟，媒體已經(jīng)過了優(yōu)化。
試著在你的計算機(jī)上壓縮一個視頻文件。在壓縮之前和之后，你幾乎看不到太大的區(qū)別。
此外，幾乎不可能將一個5GB的視頻壓縮到幾KB而不損失質(zhì)量。
壓縮是好的，但我們需要一個更好的解決方案——將文件分塊發(fā)送并在客戶端組裝部分?jǐn)?shù)據(jù)。
發(fā)送分塊數(shù)據(jù)
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在版本1.1中，HTTP引入了分塊數(shù)據(jù)以處理大數(shù)據(jù)情況。
在發(fā)送響應(yīng)時，服務(wù)器添加一個頭Transfer-Encoding: chunked，讓瀏覽器知道數(shù)據(jù)是分塊傳輸?shù)摹?/p>
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每個分塊數(shù)據(jù)都有以下組件：
- 一個長度塊標(biāo)記，標(biāo)記當(dāng)前分塊數(shù)據(jù)的長度
- 分塊數(shù)據(jù)塊
- 在每個塊的末尾的CRLF分隔符
想知道CRLF是什么嗎?
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CR緊接著LF(CRLF，rn，或0x0D0A)將光標(biāo)移動到下一行，然后移到行的開頭。 在本文末尾的進(jìn)一步閱讀部分，你可以找到更多詳細(xì)信息。在這里，你可以簡單地將其視為一個分隔符。
服務(wù)器繼續(xù)向瀏覽器流式傳輸分塊數(shù)據(jù)。當(dāng)達(dá)到數(shù)據(jù)流的末尾時，它附加一個包含以下部分的結(jié)束標(biāo)記：
- 一個長度塊，數(shù)字為0，末尾為CRLF
- 一個額外的CRLF
在瀏覽器端，它等待所有數(shù)據(jù)塊，直到達(dá)到結(jié)束標(biāo)記。然后，它移除分塊編碼，包括CRLF和長度信息。
接下來，它將分塊數(shù)據(jù)組合成一個整體。因此，在Chrome DevTools上，你只能看到組裝后的數(shù)據(jù)，而不是分塊數(shù)據(jù)。
最終，你會收到整個數(shù)據(jù)的一塊。
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分塊數(shù)據(jù)是有用的。然而，對于一個5GB的視頻，完整的數(shù)據(jù)仍然需要一些時間才能到達(dá)。
我們能不能獲取數(shù)據(jù)的選定塊，并在需要時請求其他塊呢?
HTTP說可以。
在選定范圍內(nèi)請求數(shù)據(jù)
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在YouTube上打開一個視頻，你會看到一個灰色的進(jìn)度條正在向前移動。
你剛剛看到的是YouTube在請求選定范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。
此功能使你可以在時間軸的任何地方跳躍。當(dāng)點擊進(jìn)度條上的某個位置時，瀏覽器會請求視頻數(shù)據(jù)的特定范圍。
在服務(wù)器上實現(xiàn)范圍請求是可選的。如果實現(xiàn)了，你可以在響應(yīng)頭中看到Accept-Ranges: bytes。
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這是一個YouTube請求的示例。在任何“playback”請求中，你都可以找到這個頭。
范圍請求頭看起來像`Range：bytes=0-80`，它是從0開始的索引。
這個頭是一個設(shè)計非常巧妙且具有出色靈活性的頭。
假設(shè)一個數(shù)據(jù)總共有100個字節(jié)。
- Range: bytes=20請求從20開始到末尾的范圍，等于Range: bytes=20-99。
- Range: bytes=-20請求數(shù)據(jù)的最后20個字節(jié)，等于Range: bytes=80-99。
如果請求的范圍有效，服務(wù)器將發(fā)送帶有Content-Range頭的響應(yīng)，驗證數(shù)據(jù)范圍和總長度，例如Content-Range: bytes 70-80/100。
范圍請求廣泛用于視頻流媒體和文件下載服務(wù)。
你有沒有在互聯(lián)網(wǎng)中斷后繼續(xù)文件下載?那就是范圍請求。
此外，范圍請求支持多個范圍。
例如，你可以從文件中請求兩個范圍，如Range: bytes=20-45, 70-80。
多范圍體看起來類似于分塊數(shù)據(jù)。每個數(shù)據(jù)塊都有以下部分：
- 一個邊界塊，標(biāo)識不同數(shù)據(jù)塊的邊界，以--開始，以CRLF結(jié)束
- 兩個頭，Content-Type和Content-Range，顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)塊的屬性，以CRLF結(jié)束
- 一個額外的CRLF，告訴客戶端真正的數(shù)據(jù)即將到來
- 最后，以CRLF結(jié)束的數(shù)據(jù)塊
邊界僅僅是一個看起來像3d6b6a416f9b5的隨機(jī)字符串，標(biāo)記不同數(shù)據(jù)塊的邊界。
最終，體結(jié)束于邊界塊，以--開始，以--和CRLF結(jié)束。這個部分告訴瀏覽器多部分已經(jīng)結(jié)束。
讓我們把它全部整合起來。響應(yīng)體的結(jié)構(gòu)如下所示。
總結(jié)
HTTP幫助我們通過壓縮、分塊數(shù)據(jù)和范圍數(shù)據(jù)傳送大量數(shù)據(jù)。
這里的思想是在需要的時候傳送我們需要的數(shù)據(jù)，然后在需要時發(fā)送其他數(shù)據(jù)。當(dāng)在設(shè)計類似系統(tǒng)時遇到問題時，你可以嘗試相同的思路。
通過結(jié)合這三種方法，我們可以發(fā)送壓縮的分塊數(shù)據(jù)范圍數(shù)據(jù)。
