在nodejs中體驗http/2

前言

2015年，HTTP/2 釋出，直到2021年公司的專案才開始在實踐中應用；自己對http2諸多特點的理解只存在於字面上，於是嘗試在nodejs中實踐一下，加深自己的理解。

多路複用

同域名下所有通訊都在單個連線上完成，消除了因多個 TCP 連線而帶來的延時和記憶體消耗，這在大量請求同時發出的情況下能夠減少載入時間。

使用如下程式碼檢視http2環境下，資源下載的情況(瀏覽器開啟限流和disable cache)：

const http2 = require('http2');
const fs = require('fs');
const { HTTP2_HEADER_PATH } = http2.constants;

const server = http2.createSecureServer({
  key: fs.readFileSync('localhost-privkey.pem'),
  cert: fs.readFileSync('localhost-cert.pem')
});
server.on('error', (err) => console.error(err));

server.on('stream', (stream, headers) => {
  // stream is a Duplex
  const path = headers[':path'];
  if(path === '/img.png' || path === '/favicon.ico'){
    const fd = fs.openSync('img.png', 'r');
    const stat = fs.fstatSync(fd);
    const headers = {
      'content-length': stat.size,
      'last-modified': stat.mtime.toUTCString(),
      'content-type': 'image/png'
    };
    stream.respondWithFD(fd, headers);

  } else if(path === '/') {
    stream.respond({
      'content-type': 'text/html; charset=utf-8',
      ':status': 200
    });
    stream.end(`
      <h1>Hello World</h1>
      <script>
        for(var i=0;i<50;i++){
          fetch('/img.png')
        }
      </script>
   
    `);
  }
});

server.listen(8443);

可以看到當資源開始同時請求，所有的請求形成一個佇列，請求之間開始時間相差大概1ms, 因為下載的是同一個圖片，50張圖片同時下載，最後幾乎在同時完成下載。

下面是http1.1的例子，通過對比發現瀏覽器按照自己的最大並行量同時發出請求，只有當請求返回後才發出新的請求(瀏覽器開啟限流和disable cache)：

const http = require('http');
const fs = require('fs');

const server = http.createServer(function(req,res){
  const path = req.url;
  if(path === '/img.png' || path === '/favicon.ico'){
    res.writeHead(200,{'Content-type':'image/png'})
    var stream = fs.createReadStream('img.png')
    stream.pipe(res)
  } else {
    res.writeHead(200, { 'Content-Type': 'text/html; charset=utf-8' });
    res.end(`
      <h1>Hello World</h1>
      <script>
        for(var i=0;i<50;i++){
          fetch('/img.png')
        }
      </script>
    `);
  }
});


server.listen(8444);

伺服器端推播

按照如下程式碼測試

const http2 = require('http2');
const fs = require('fs');
const { HTTP2_HEADER_PATH } = http2.constants;

const server = http2.createSecureServer({
  key: fs.readFileSync('localhost-privkey.pem'),
  cert: fs.readFileSync('localhost-cert.pem')
});
server.on('error', (err) => console.error(err));

server.on('stream', (stream, headers) => {
  const path = headers[':path'];
  if(path === '/') {
    stream.respond({
      'content-type': 'text/html; charset=utf-8',
      ':status': 200
    });

    stream.pushStream({ [HTTP2_HEADER_PATH]: '/style.css' }, (err, pushStream, headers) => {
      if (err) throw err;
      const fd = fs.openSync('style.css', 'r');
      const stat = fs.fstatSync(fd);
      const header = {
        'content-length': stat.size,
        'last-modified': stat.mtime.toUTCString(),
        'content-type': 'text/css'
      };
      pushStream.respondWithFD(fd, header)
    });

    stream.end(`
      <h1>Hello World</h1>
      <script>
        setTimeout(()=>{
          fetch('/style.css')
        },2000)
      </script>
    `);
  } else if(path === '/style.css'){

    const fd = fs.openSync('style.css', 'r');
    const stat = fs.fstatSync(fd);
    const headers = {
      'content-length': stat.size,
      'last-modified': stat.mtime.toUTCString(),
      'content-type': 'text/css'
    };
    stream.respondWithFD(fd, headers);
  }

});

server.listen(8442);

資源載入情況如下，style.css的Initiator是Push，大小是66 B， 同時首頁載入的大小是207 B，

註釋掉stream.pushStream部分後，不使用推播，資源載入如下，style.css大小是89B， 同時首頁載入的大小是182B，

綜上所看，伺服器端推播可以提前載入資源，優化非首頁載入有益。

令人高興的是，因為使用率低，chrome在105版本後不再支援http2的伺服器端推播，導致這個特點在前端開發中可以忽略了。並且如果要測試改特點需要使用低版本的chrome，比如本例子使用的是chrome 96 mac版本。

本文所用程式碼：https://github.com/blank-x/pg/tree/master/http2，nodejs版本是v16.19.0.