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HTTP 协议升级（HTTP Upgrade)机制

java 2025/8/14 21:51:15

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概述

简单来说，HTTP 协议升级（HTTP Upgrade）是一种机制，让客户端和服务器从普通的 HTTP 连接“切换”到另一个协议连接，比如 WebSocket。
详细解释：

HTTP 是请求-响应协议：客户端发请求，服务器回应，连接短暂。
有些应用需要持续双向通信，比如 WebSocket，这时候用 HTTP 的升级机制“切换”协议，连接保持，双方都可以主动发消息。

说明

HTTP 协议升级的工作原理

客户端发送 HTTP 请求时，带上 Upgrade 头，表明想把当前的 HTTP 连接升级为别的协议。

服务器收到请求后，检查是否支持升级协议。

如果支持，服务器返回 101 Switching Protocols 状态码，表示同意升级。

连接协议正式切换，后续通信不再是 HTTP，而是升级后的协议（比如 WebSocket）。

WebSocket 协议升级示例

客户端请求头示例：

http
GET /chat HTTP/1.1
Host: example.com
Upgrade: websocket                <-- 请求升级为 websocket 协议
Connection: Upgrade               <-- 表示升级连接
Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==    <-- 用于握手校验的随机值
Sec-WebSocket-Version: 13        <-- WebSocket协议版本

服务器响应头示例：

http
HTTP/1.1 101 Switching Protocols  <-- 101状态码，表示切换协议
Upgrade: websocket                <-- 确认升级为 websocket
Connection: Upgrade              <-- 确认升级连接
Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk=  <-- 根据客户端Key计算的响应值

重点：

HTTP/1.1 101 Switching Protocols <-- 101状态码，表示切换协议
Upgrade: websocket <-- 确认升级为 websocket
Connection: Upgrade <-- 确认升级连接
Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk= <-- 根据客户端Key计算的响应值

总结

为什么需要升级？

HTTP 是短连接，适合请求响应场景；WebSocket 是长连接，支持实时双向通信。升级机制让它们能平滑过渡，不需要新开连接。

什么时候需要短连接什么时候需要长连接

项目	🔁 短连接（Short Connection）	🔄 长连接（Long Connection）
连接方式	每次通信建立一次连接，完成后立即断开	建立一次连接，长期保持
协议常用类型	HTTP/1.0、HTTP/1.1（非 keep-alive）	WebSocket、MQTT、TCP Socket
是否保持连接	❌ 否	✅ 是
通信方向	单向，请求-响应	双向，任意一方可主动发送
实时性	一般，依赖每次连接	高，连接建立后可实时通信
适合频率	低频，偶尔请求	高频，频繁数据交换
连接开销	每次连接都要建立/关闭，三次握手开销大	一次性建立，后续通信无握手开销
服务端资源消耗	资源少，每次请求独立处理	资源多，连接需维护（如内存、线程、文件句柄）
连接管理难度	简单，连接即用，断开即释放	复杂，需要心跳、断线重连等机制
安全性	安全性高，连接短，攻击窗口小	攻击窗口长，需额外做连接限制
典型应用场景	网页加载、API 请求、上传下载、上报数据	聊天、音视频、实时游戏、物联网、股票推送