透视HTTP协议
由于http/2 “事实上” 是基于TLS,所有在正式收发数据之前，会有TCP握和TLS握手，这两个步骤相信你一定已经很熟悉了
TLS握手成功之前，客户端必须要发送一个 “连接前言” ，用来确认建立HTTP/2 连接
这个“连接前言”是标准的 HTTP/1 请求报文，使用纯文本的ASCII码格式；请求方法是特别注册一个关键字 “PRI”；全文只有24个字节
PRI * HTTP/2.0\r\n\r\nSM\r\n\r\n
在 wireshark里，http/2 的连接前言被称为 Magic 意思是 不可知的魔法
所以，就不要问“为什么会是这样”了，只要服务器收到这个“有魔力的字符串”，就知道客户端在TLS上想要的是是HTTP/2协议，而不是其他别的协议，后面就会都使用 HTTP/2 的数据格式。
头部压缩：
确认了连接了，HTTP/2就开始准备请求报文
因为语义上它与HTTP/1兼容，所以报文还是由 “Header+Body”构成的，但在请求发送前，必须用“HPACK”算法来压缩头部数据。
“HPACK”算法是专门压缩HTTP头部制定的算法。与gzip、zlib 等压缩算法不同，它是一个“有状态”的算法，需要客户端和服务器各自维护一份“索引表”，也可以说是“字典”（这有点类似brotli）,压缩和解压缩就是查表和更新表的操作。
为了方便管理和压缩，HTTP/2 废除了原有的起始行的概念，把起始行里面的请求方法，URI、状态码等统一转换成了头字段形式，并且给这些“不是头字段的头字段”起了个特别的名字——“伪头字段”。而起始行里的版本号和错误原因短语因为没什么大用，顺便也给废除了
现在http 报文就简单了，全都是“key-value”形式的字段，于是HTTP/2 就为一些最常用的头字段定义了一个只读的“静态表”
下面的这个表格列出了“静态表”的一部分，这样只要查表就可以知道字段名和对应的值，
比如 数字 “2” 代表 “GET”, 数字“8” 代表状态码“200”
但是如果表里只有key 没有value,或者是自定义字段根本找不到该怎么办呢？
这就要用到 “动态表”，他添加在静态表后面，结构相同，但会在编码解码的时候随时更新。
比如说，第一次发送请求时的“user-agent”字段长是一百多个字节，用哈夫曼压缩编码发送之后，客户端和服务端都更新自己的动态表，添加一个新的索引号“65”。 那么下一次发送的时候就不用再重复发那么多字节了，只要用一个字节发送变化就好。
你可以想象得出来，随着在HTTP/2 连接上发送的报文越来越多,两边的“字典”也会越来越丰富，最终每次的头部字段都会变成一两个字节的代码，原来上千字节的头用几十字节就可以表示了，压缩效果比gzip要好多了。
二进制帧
头部数据压缩之后，HTTP/2 就要把报文拆成二进制的帧准备发送
HTTP/2 的帧结构有点类似TCP的端或者TLS里的记录，但报头很小，只有9字节，非常地节省（可以对比一下TCP头，它最少是20个字节）
二进制的格式也保证了不会有歧义，而且使用位运算能够非常简单高效地解析。
帧开头是3个字节的长度（但不包括头的9个字节），默认上限是214，最大是224，也就是说HTTP/2 的帧通常不超过16K,最大是16M
长度后面的一个字节是 帧类型 ，大致可以分为 数据帧和控制帧两类，HEADERS帧和DATA帧属于数据帧，存放的是HTTP报文，而SETTINGS,PING、PRIORITY 等则是用来管理流的控制帧。
HTTP/2 总共定义了10中类型的帧，但一个字节可以表示最多256种，所以也允许在标准之外定义其他类型实现功能扩展。这就有点像TLS里扩展协议的意思了，比如Google 的gRPC就利用了这个特点，定义了自用的新帧类型。
第5个字节是非常重要的 帧标志信息，可以保存8个标志位，携带简单的控制信息。常用的标志位有 END_HEADERS 表示头数据结束，相当于HTTP/1 里头的空行（“\r\n”）,END_STREAM 表示单方向数据发送结束（即EOS,End of Stream）,相当于HTTP/1里 Chunked 分块结束标志（“0\r\n\r\n”）
报文头里最后4个字节是流标识符，也就是帧所属的流，接收方使用它就可以从乱序的帧里识别出具有相同流ID的帧序列，按书序组装起来就实现了虚拟的“流”
流标识符虽然有4个字节，但最高位被保留不用，所以只有31位可以使用，也就是说，流标识符的上限是2^31，大约是21亿。
好了，把二进制头理清楚后，我们来看一下 Wireshark 抓包的帧实例：
在这个帧里，开头的三个字节是"00010a",表示数据长度是266字节。
帧类型是1，表示 HEADERS帧，负载（payload）里面存放的是被HPACK算法压缩的头部信息。
标志位是0x25,转换成二进制有3个位被置1
PRIORITY表示设置了流的优先级，END_HEADERS表示这一个帧就是完整的头数据，END_STREAM表示单方向数据发送结束，后续再不会有数据帧（即请求报文完毕，不会再有DATA帧）
最后4个字节的流标识符是整数1，表示这个客户端发起的第一个流，后面的响应数据帧也会是这个ID，也就是说在Stream[1]里完成这个请求响应。
流与多路复用
流是二进制帧的双向传输序列。
要搞明白流，关键是要理解帧头里的流ID.
在HTTP/2 连接上，虽然帧是乱序收发的，但只要他们都拥有相同的流ID,就都属于一个流，而且在这个流里帧不是无需的，而是有着严格的先后顺序
在概念上，一个HTTP/2的流就等同于一个HTTP/1里的“请求-应答”。在HTTP/1里一个“请求-响应”报文来回是一次HTTP通信，在HTTP/2里一个流也承载了相同的功能。
你还可以对照着TCP来理解。TCP运行在IP之上，其实从MAC层、IP层的角度来看。TCP的“连接”概念也是虚拟的。但从功能上看，无论是HTTP/2的流，还是TCP的连接，都是实际存在的，所以你以后大可不必再纠结于流的“虚拟”性，把它当做是一个真实存在的实体来理解就好。
HTTP/2的流有哪些特点呢？
- 流是可并发的，一个HTTP/2连接上可以同时发出多个流传输数据，也就是并发多请求，实现“多路复用”；
- 客户端和服务器都可以创建流，双方互补干扰；
- 流是双向的，一个流里面客户端和服务器都可以发送或接收数据帧
- 流之间没有固定关系，彼此独立，但流内部的帧是有严格顺序的；
- 流可以设置优先级，让服务器优先处理，比如先传 HTML/CSS,后传图片，优化用户体验
- 流ID不能重用，只能顺序递增，客户端发起的ID是奇数，服务器端发起的id是偶数;
- 在流上发送“RST_STREAM” 帧可以随时终止流，取消接收或发送；
- 第0号流比较特殊，不能关闭，也不能发送数据帧，只能发送控制帧，用于流量控制。
下面的图显示了 连接中无序的帧是如何依据流ID重组成流的。
HTTP/2 在一个连接上使用多个流收发数据，那么它本身默认就会是长连接，所以永远不需要“Connection”头字段（Keepalive/close）
又比如，下载大文件的时候想取消接收，在 HTTP/1 里只能断开 TCP 连接重新“三次握手”，成本很高，而在 HTTP/2 里就可以简单地发送一个“RST_STREAM”中断流，而长连接会继续保持。
再比如，因为客户端和服务器两端都可以创建流，而流 ID 有奇数偶数和上限的区分，所以大多数的流 ID 都会是奇数，而且客户端在一个连接里最多只能发出 2^30，也就是 10 亿个请求。
所以就要问了：ID 用完了该怎么办呢？这个时候可以再发一个控制帧“GOAWAY”，真正关闭 TCP 连接。
流状态转换
流很重要，也很复杂。为了更好地描述运行机制，HTTP/2 借鉴了 TCP，根据帧的标志位实现流状态转换。当然，这些状态也是虚拟的，只是为了辅助理解。
HTTP/2 的流也有一个状态转换图，虽然比 TCP 要简单一点，但也不那么好懂，所以今天我只画了一个简化的图，对应到一个标准的 HTTP“请求 - 应答”。
最开始的时候流都是“空闲”（idle）状态，也就是“不存在”，可以理解成是待分配的“号段资源”。
当客户端发送HEADERS帧后，有了流id，流就进入了 **“打开” ** 状态，两端都可以收发数据，然后客户端发送个“END_STREAM”标志位的帧，流就进入了“半关闭”状态
这个“半关闭”状态很重要，意味着客户端的请求数据以及发送完了，需要接受响应数据，而服务端也知道请求数据接收完毕，之后就要内部处理，再发送响应数据。
响应数据发完了之后，也要带上“END_STREAM”标志位，表示数据发送完毕，这样流两端就都进入了“关闭”状态，流就结束了。
刚才也说过，流ID不能重用，所以流的生命周期就是HTTP/1里的一次完整的“请求-应答”，流关闭就是一次通信结束。
下一次在发送请求就要开一个新流（而不是新连接），流id不断增加，直到到达上限，发送“GOAWAY”帧开一个新的TCP连接，流ID就又可以重头计数。
你再看看这张图，是不是和 HTTP/1 里的标准“请求 - 应答”过程很像，只不过这是发生在虚拟的“流”上，而不是实际的 TCP 连接，又因为流可以并发，所以 HTTP/2 就可以实现无阻塞的多路复用。
小结
HTTP/2 的内容实在是太多了，为了方便学习，我砍掉了一些特性，比如流的优先级、依赖关系、流量控制等。
但只要你掌握了今天的这些内容，以后再看 RFC 文档都不会有难度了。
- HTTP/2 必须先发送一个“连接前言”字符串，然后才能建立正式连接；
- HTTP/2 废除了起始行，统一使用头字段，在两端维护"key-value"的索引表，使用“HPACK”算法压缩头部；
- HTTP/2 把报文切分为多种类型的二进制帧，报头里最重要的字段是流标识符，标记帧属于哪个流；
- 流是 http/2虚拟的概念，是帧的双向传输序列，相当与HTTP/1里的一次“请求-应答”
- 在一个HTTP/2连接上 可以并发多个流，也就是多个“请求-响应” 报文，这就是多路复用