探索HTTP/2: 流的狀態(tài)
探索HTTP/2系列的第四篇文章，解讀了HTTP/2流的狀態(tài)，以及狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)化。(2016.10.09最后更新)
1. 概述
HTTP/2的流(Stream)是有狀態(tài)的。當(dāng)客戶端或服務(wù)器端在使用某個(gè)流去發(fā)送或接收特定幀(Frame)或包含特定標(biāo)簽(Flag)的幀時(shí)，會(huì)引起流的狀態(tài)的轉(zhuǎn)化。HTTP 2協(xié)議定義的流狀態(tài)，如下所示：
+--------+
send PP | | recv PP
,--------| idle |--------.
/ | | \
v +--------+ v
+----------+ | +----------+
| | | send H / | |
,------| reserved | | recv H | reserved |------.
| | (local) | | | (remote) | |
| +----------+ v +----------+ |
| | +--------+ | |
| | recv ES | | send ES | |
| send H | ,-------| open |-------. | recv H |
| | / | | \ | |
| v v +--------+ v v |
| +----------+ | +----------+ |
| | half | | | half | |
| | closed | | send R / | closed | |
| | (remote) | | recv R | (local) | |
| +----------+ | +----------+ |
| | | | |
| | send ES / | recv ES / | |
| | send R / v send R / | |
| | recv R +--------+ recv R | |
| send R / `----------->| |<-----------' send R / |
| recv R | closed | recv R |
`----------------------->| |<----------------------'
+--------+
send: endpoint sends this frame
recv: endpoint receives this frame
H: HEADERS frame (with implied CONTINUATIONs)
PP: PUSH_PROMISE frame (with implied CONTINUATIONs)
ES: END_STREAM flag
R: RST_STREAM frame
總的說(shuō)，HTTP/2為流的整個(gè)生命周期定義了7種狀態(tài)：idle，reserved (local)，reserved (remote)，open，half closed (local)，half closed (remote)和closed。當(dāng)一端發(fā)送或接收頭部塊(由一個(gè)HEADERS/PUSH_PROMISE幀和緊隨它的零到多個(gè)CONTINUATION幀組成的集合)或RST_STREAM幀，或包含有END_STREAM標(biāo)簽的幀(HEADERS和DATA)之后，將改變流的狀態(tài)。
流的狀態(tài)基于各端自己的視角。由于幀的傳輸會(huì)有網(wǎng)絡(luò)延遲，在同一時(shí)刻，不同端認(rèn)為的流的狀態(tài)可能是不同的。比如，當(dāng)發(fā)送端使用一個(gè)處于idle狀態(tài)的流發(fā)送一個(gè)不包含END_STREAM標(biāo)簽的HEADERS幀之后會(huì)立即認(rèn)為該流處于open狀態(tài)，但此時(shí)接收端尚未得到該HEADERS幀，所以在那一時(shí)刻，接收端依然認(rèn)為該流的狀態(tài)是idle。
2. idle
所有的流在創(chuàng)建之初都處于idle狀態(tài)。處于idle狀態(tài)的流，只允許被用于發(fā)送HEADERS幀，但可以被用于接收HEADERS和PRIORITY幀。在一端使用該狀態(tài)的流發(fā)送或接收HEADERS幀之后，該端會(huì)認(rèn)為此流的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閛pen。接收PRIORITY幀不會(huì)改變流的狀態(tài)。
一個(gè)idle狀態(tài)的流可被另一個(gè)流通過(guò)發(fā)送/接收PUSH_PROMISE幀保留著，使其在將來(lái)被用于服務(wù)器端推送。被保留的流的狀態(tài)則從idle變?yōu)閞eserved (local/remote)。
3. open
處于open狀態(tài)的流可被用于發(fā)送任何類型的幀。使用該狀態(tài)的流去發(fā)送/接收包含有END_STREAM標(biāo)簽的幀(HEADERS和DATA)之后，會(huì)使該流的狀態(tài)變成half closed (local/remote)。使用open狀態(tài)的流發(fā)送或接收RST_STREAM幀之后，則會(huì)使它的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閏losed。
4. half closed (local/remote)
狀態(tài)half closed (local)與half closed (remote)中的local與remote的區(qū)別，完全是基于各端自己的視角。對(duì)于同一個(gè)流的兩端，如果一端認(rèn)為這個(gè)流的狀態(tài)是half closed (local)，那么另一端只能認(rèn)為這個(gè)流的狀態(tài)是half closed (remote)。
處于half closed (local)狀態(tài)的流只能被用于發(fā)送WINDOW_UPDATE，PRIORITY和RST_STREAM幀，但可以被用于接收任何類型的幀。相對(duì)應(yīng)地，處于half closed (remote)狀態(tài)的流只能被用于接收WINDOW_UPDATE，PRIORITY和RST_STREAM幀，但可以被用于發(fā)送任何類型的幀。
5. reserved (local/remote)
與half closed (local/remote)狀態(tài)相似，reserved (local/remote)狀態(tài)中的local與remote也是基于流兩端各自的視角。更具體的是，服務(wù)器端發(fā)送PUSH_PROMISE將一個(gè)idle狀態(tài)的流保留著以用于未來(lái)的推送，并視這個(gè)被保留的流的狀態(tài)為reserved (local)，而客戶端則視這個(gè)流的狀態(tài)為reserved (remote)。
服務(wù)器端使用reserved (local)狀態(tài)的流向客戶端發(fā)送HEADERS幀。該HEADERS幀就是服務(wù)器端推送(Server Push)中被推送的響應(yīng)的頭部。當(dāng)發(fā)送了HEADERS幀之后，服務(wù)器端將視該流的狀態(tài)為half closed (remote)。
相應(yīng)地，客戶端通過(guò)reserved (remote)狀態(tài)的流接收到服務(wù)器端推送的響應(yīng)的頭部，然后會(huì)視該流的狀態(tài)為half closed (local)。
擴(kuò)展一下，服務(wù)器端推送中被保留的流的狀態(tài)在變?yōu)閔alf closed(local/remote)之后才可能被用于接收/發(fā)送被推送的響應(yīng)的體部，也就是DATA幀。
6. closed
當(dāng)一端使用一個(gè)流發(fā)送或接收到RST_STREAM幀，或通過(guò)狀態(tài)為half closed (local/remote)的流接收/發(fā)送包含有END_STREAM標(biāo)簽的幀之后，都會(huì)視這個(gè)流的狀態(tài)為closed。
closed狀態(tài)預(yù)示著流的終結(jié)，處于該狀態(tài)的流將只能發(fā)送或接收PRIORITY幀。但有一個(gè)特例。即，如果通過(guò)使用half closed (local/remote)狀態(tài)的流去接收或發(fā)送包含有END_STREAM標(biāo)簽的幀(HEADERS或DATA)，以使該流的狀態(tài)變?yōu)閏losed，那么在此之后的較短時(shí)間內(nèi)，仍然可以接收WINDOW_UPDATE或RST_STREAM幀。