多路复用（Multiplexing）
HTTP/2 的 多路复用（Multiplexing） 是其核心特性之一，通过在单个 TCP 连接上并行传输多个请求和响应，彻底解决了 HTTP/1.x 的队头阻塞问题。
1. HTTP/1.x 的队头阻塞问题
在 HTTP/1.1 中：
- 串行传输：请求必须按顺序发送，前一个请求未完成时，后续请求会被阻塞（即使带宽充足）。
- 连接数限制：浏览器对同一域名限制 6-8 个并发连接，高并发场景需排队。
- 管线化（Pipelining）的失败：
虽然允许一次性发送多个请求，但响应必须按顺序返回，一个慢响应会阻塞后续所有响应。
2. HTTP/2 多路复用的工作原理
（1）流（Stream）、消息（Message）与帧（Frame）
- 流（Stream）：一个独立的双向通信通道，承载一个请求及其响应。每个流有唯一 ID 和优先级。
- 消息（Message）：完整的请求或响应，由多个帧组成（如
HEADERS帧 + 多个DATA帧）。 - 帧（Frame）：数据传输的最小单位，每个帧包含：
- 流 ID：标识所属的流。
- 类型：如
HEADERS（头部）、DATA（数据）、PRIORITY（优先级）等。 - 负载：实际数据（如压缩后的头部或响应体）。
（2）帧的传输与重组
- 乱序发送：不同流的帧可以交错发送（例如：流 1 的
DATA帧 → 流 3 的HEADERS帧 → 流 1 的DATA帧）。 - 按流 ID 重组：接收方根据帧中的流 ID 将分散的帧重新组装为完整的消息。
- 独立性：每个流的处理不受其他流影响，即使某个流的数据包丢失或延迟，其他流仍可继续传输。
（3）优先级与依赖关系
- 流优先级：客户端可为流分配权重（如 CSS 文件优先于图片），服务器据此优化资源发送顺序。
- 依赖树：流可声明依赖其他流（如 HTML 依赖 JS），确保关键资源优先加载。
3. 多路复用的实现优势
（1）消除应用层队头阻塞
- 并行传输：多个请求/响应可同时处理，无需等待前一个完成。
- 示例：
页面加载 10 张图片时，HTTP/1.1 需排队逐个下载，而 HTTP/2 可同时接收所有图片的帧。
（2）减少连接开销
- 单连接承载所有流量：无需创建多个 TCP 连接（HTTP/1.x 的 6-8 个连接），降低 TLS 握手、TCP 慢启动的消耗。
- 适应高延迟网络：尤其对移动端（如 4G/5G）性能提升显著。
（3）带宽利用率最大化
- 动态填充 TCP 窗口：多个流的数据混合发送，避免某个流短暂空闲导致的带宽浪费。
4. 多路复用与 HPACK 的协同
- 头部压缩减少帧体积：HPACK 将头部压缩为小体积帧，使多路复用的帧更密集，传输效率更高。
- 动态表共享：所有流共享同一动态表，复用已传输的头部字段，进一步减少冗余。
5. 多路复用的局限性
（1）TCP 层队头阻塞
- TCP 的可靠性限制：若某个 TCP 包丢失，后续所有流的帧需等待重传（即使它们本身未丢失）。
解决方案：HTTP/3 基于 QUIC 协议，改用 UDP 并实现流级别的可靠性。
（2）优先级实现的复杂性
- 服务器可能忽略客户端指定的优先级，或实现不一致（如 CDN 厂商策略差异）。
6. 性能对比示例
场景：加载包含 20 个资源的网页
- HTTP/1.1：
6 个并发连接，分 4 批下载（20/6 ≈ 4 轮），每轮受队头阻塞影响。 - HTTP/2：
单连接多路复用，所有资源几乎同时下载，仅受带宽和资源大小限制。
7. 总结
HTTP/2 的多路复用通过 流、帧、优先级 的协同设计，实现了：
- 更高的连接利用率
- 更低的延迟
- 更强的并发能力
它是 HTTP/2 性能飞跃的核心，但也需结合 HPACK 压缩和合理的流管理策略才能发挥最大效果。