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用 Spring Boot 架構支援 http/2 的網站以及 Request and Response Multiplexing / Server Push 測試

本文將簡單示範如何在 Spring Boot 上架設支援 http/2 的網站，以及實際測試 http/2 的多路複用（Request and Response Multiplexing），和實作 server push。

若你想更深入了解 http/2 底層及其運作原理，可參考 https://hpbn.co/http2/ 。

環境

jdk 1.8 以上
gradle 2.3 以上

embedded container

就目前查到的資料來看， Spring Boot 支援的 embedded container 僅 jetty 和 undertow 可支援 http/2。雖然用 undertow 定比較簡單，但是我在實作 server push 時一直無法成功，因此最後還是採取用 jetty。

http/2 設定主要參考 http/2 with jetty ，若是有興趣了解如何用 undertow，可參考 http/2 with undertow

如何完整實作整個範例

全部原始碼可在這裡下載

build with gradle

首先需要設定好 build.gradle

buildscript {     repositories {         mavenCentral()     }     dependencies {         classpath("org.springframework.boot:spring-boot-gradle-plugin:1.3.5.RELEASE")     } }  apply plugin: 'java' apply plugin: 'eclipse' apply plugin: 'idea' apply plugin: 'spring-boot'  jar {     baseName = 'gs-spring-boot'     version =  '0.1.0' }  repositories {     mavenCentral() }  sourceCompatibility = 1.8 targetCompatibility = 1.8   dependencies {     compile("org.springframework.boot:spring-boot-starter-web:1.3.5.RELEASE")     compile("org.springframework.boot:spring-boot-starter-jetty:1.3.5.RELEASE")     compile("org.eclipse.jetty.http2:http2-server:9.3.10.v20160621")     compile("org.eclipse.jetty:jetty-alpn-server:9.3.10.v20160621")     //compile("org.springframework.boot:spring-boot-starter-undertow:1.3.5.RELEASE")     compile("org.mortbay.jetty.alpn:alpn-boot:8.1.8.v20160420")      //因應 buildscript 下列 model 要指定版本     compile("org.eclipse.jetty:jetty-http:9.3.10.v20160621")     compile("org.eclipse.jetty:jetty-io:9.3.10.v20160621")     compile("org.eclipse.jetty:jetty-jndi:9.3.10.v20160621")     compile("org.eclipse.jetty:jetty-plus:9.3.10.v20160621")     compile("org.eclipse.jetty:jetty-security:9.3.10.v20160621")     compile("org.eclipse.jetty:jetty-server:9.3.10.v20160621")     compile("org.eclipse.jetty:jetty-annotations:9.3.10.v20160621")     compile("org.eclipse.jetty:jetty-continuation:9.3.10.v20160621")     compile("org.eclipse.jetty:jetty-servlet:9.3.10.v20160621")     compile("org.eclipse.jetty:jetty-servlets:9.3.10.v20160621")     compile("org.eclipse.jetty:jetty-util:9.3.10.v20160621")     compile("org.eclipse.jetty:jetty-webapp:9.3.10.v20160621")     compile("org.eclipse.jetty:jetty-xml:9.3.10.v20160621")     compile("org.eclipse.jetty.websocket:javax-websocket-client-impl:9.3.10.v20160621")     compile("org.eclipse.jetty.websocket:javax-websocket-server-impl:9.3.10.v20160621")     compile("org.eclipse.jetty.websocket:websocket-api:9.3.10.v20160621")     compile("org.eclipse.jetty.websocket:websocket-client:9.3.10.v20160621")     compile("org.eclipse.jetty.websocket:websocket-common:9.3.10.v20160621")     compile("org.eclipse.jetty.websocket:websocket-server:9.3.10.v20160621")     compile("org.eclipse.jetty.websocket:websocket-servlet:9.3.10.v20160621")       //lib for http2 client     //compile("org.springframework:spring-web:4.3.0.RELEASE")     //compile("org.springframework:spring-core:4.3.0.RELEASE")     //compile("com.squareup.okhttp3:okhttp:3.3.1") }  task wrapper(type: Wrapper) {     gradleVersion = '2.3' }

一個簡單 Spring Boot 網站入口

撰寫一個 Application.class

@SpringBootApplication public class Application {     public static void main(String[] args) {         SpringApplication.run(Application.class);     }

實作一個可支援 http/2 的 EmbeddedServletContainerCustomizer

撰寫 JettyHttp2Customizer.class

@Component public class JettyHttp2Customizer implements EmbeddedServletContainerCustomizer {      private final ServerProperties serverProperties;      @Autowired     public JettyHttp2Customizer(ServerProperties serverProperties) {         this.serverProperties = serverProperties;     }      @Override     public void customize(ConfigurableEmbeddedServletContainer container) {         JettyEmbeddedServletContainerFactory factory = (JettyEmbeddedServletContainerFactory) container;          factory.addServerCustomizers(new JettyServerCustomizer() {             @Override             public void customize(Server server) {                 if (serverProperties.getSsl() != null && serverProperties.getSsl().isEnabled()) {                     ServerConnector connector = (ServerConnector) server.getConnectors()[0];                     int port = connector.getPort();                     SslContextFactory sslContextFactory = connector                             .getConnectionFactory(SslConnectionFactory.class).getSslContextFactory();                     HttpConfiguration httpConfiguration = connector                             .getConnectionFactory(HttpConnectionFactory.class).getHttpConfiguration();                      configureSslContextFactory(sslContextFactory);                     ConnectionFactory[] connectionFactories = createConnectionFactories(sslContextFactory, httpConfiguration);                      ServerConnector serverConnector = new ServerConnector(server, connectionFactories);                     serverConnector.setPort(port);                     // override existing connectors with new ones                     server.setConnectors(new Connector[]{serverConnector});                 }             }              private void configureSslContextFactory(SslContextFactory sslContextFactory) {                 sslContextFactory.setCipherComparator(HTTP2Cipher.COMPARATOR);                 sslContextFactory.setUseCipherSuitesOrder(true);             }              private ConnectionFactory[] createConnectionFactories(SslContextFactory sslContextFactory,                                                                   HttpConfiguration httpConfiguration) {                 SslConnectionFactory sslConnectionFactory = new SslConnectionFactory(sslContextFactory, "alpn");                 ALPNServerConnectionFactory alpnServerConnectionFactory =                         new ALPNServerConnectionFactory("h2", "h2-17", "h2-16", "h2-15", "h2-14");                  HTTP2ServerConnectionFactory http2ServerConnectionFactory =                         new HTTP2ServerConnectionFactory(httpConfiguration);                  return new ConnectionFactory[]{sslConnectionFactory, alpnServerConnectionFactory,                         http2ServerConnectionFactory};             }         });     } }

設定 SSL

雖然 http/2 沒規定一定要加密協定（例如 SSL），但目前大部分瀏覽器的 http/2 都需要跑在 https 上面

產生認證

進入專案家目錄底下輸入

Enter keystore password:   Re-enter new password: What is your first and last name?   [Unknown]:   What is the name of your organizational unit?   [Unknown]:   What is the name of your organization?   [Unknown]:   What is the name of your City or Locality?   [Unknown]:   What is the name of your State or Province?   [Unknown]:   What is the two-letter country code for this unit?   [Unknown]:   Is CN=Unknown, OU=Unknown, O=Unknown, L=Unknown, ST=Unknown, C=Unknown correct?

會產一個認證檔名為：keystore.p12

設定 Spring Boot

修改 application.properties 如下

server.port = 8443 server.ssl.enable = true server.ssl.key-store = keystore.p12 server.ssl.key-store-password = mypassword server.ssl.keyStoreType = PKCS12 server.ssl.keyAlias = tomcat

修改 jvm 啟動參數

加入下面啟動參數

-Xbootclasspath/p:${USER_HOME_DIR}/.gradle/caches/modules-2/files-2.1/org.mortbay.jetty.alpn/alpn-boot/8.1.8.v20160420/a6414838c42ddfa1110ecfac50a9906e330940fc/alpn-boot-8.1.8.v20160420.jar

這時候啟動你的 web，一個支援 http/2 的網站就完成了。

來驗證吧

先在瀏覽器上安裝 "http 2 and spdy indicator" （ chrome 和 firefox 都有這套件）。
開啟頁面 http://localhost:8443 ，
如果在瀏覽器右上角看到閃電亮起來如下圖，就代表成功啦！

用 Spring Boot 架構支援 http/2 的網站以及 Request and Response Multiplexing / Server Push 測試

Request and Response Multiplexing 和 server push

http/2 在 TCP/IP 四層中的 Application 層中多塞了一層 Binnary Framing Layer，而這一機制也改變了 server 和 client 交換資料的方式：

Request and Response Multiplexing

有別於 http/1.x 中一個 request 就佔據一個 connection，http/2 中一個 connection 可以同時提供給多個 request 和 response 交錯傳輸資料。先寫個簡單的 index.html，開場就先跟 server 發出 20 個影像檔請求：

<!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> </head> <body>     <img src="1.jpeg">     <img src="2.jpeg">     <img src="3.jpeg">     <img src="4.jpeg">     <img src="5.jpeg">     <img src="6.jpeg">     <img src="7.jpeg">     <img src="8.jpeg">     <img src="9.jpeg">     <img src="10.jpeg">     <img src="11.jpeg">     <img src="12.jpeg">     <img src="13.jpeg">     <img src="14.jpeg">     <img src="15.jpeg">     <img src="16.jpeg">     <img src="17.jpeg">     <img src="18.jpeg">     <img src="19.jpeg">     <img src="20.jpeg"> </body> </html>

若是用 http/1.x ，在 chrome 的開發者工具中可以看到 browser 跟 server 請求資源的時間序如下圖：

可以看到整個頁面耗時 884ms，其中 image 的請求不是同時發給 server，而是有先後順序；這是因為 chrome 預設對同一個 web server 同時只能發出六個請求。

而當使用 http/2 以後，變成一次同時發出全部請求：

而耗時降到 450ms 以下。

更棒的是只要你修改設定讓網站支援 http/2，而不用修改到任何程式碼。

測試 server push

也由於 Binary framing Layer，http/2 也打破了以往一個 request 對應一個 response 的模式，可以達到一個 request，多個 respnse。這就是 server push，允許由 server 主動 push 。
可用來指定某些資源在頁面讀取前先 push 到 client 端。
實作上也很簡單，下面是一個簡單的範例，利用 filter 抓取連到 index.html 的請求，透過 jettyRequest push 資源給 client 端。

ServerPushFilter.class

@WebFilter(filterName = "serverPushFilter", urlPatterns = "/index.html") public class ServerPushFilter implements Filter {     Logger logger = Logger.getLogger(ServerPushFilter.class);     public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {      }     public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain)             throws IOException, ServletException {         Request jettyRequest = (Request) request;         if (jettyRequest.isPushSupported()) {             logger.info("server push");             for(int i=1;i<20;i++) {                 jettyRequest.getPushBuilder()                         .path("/" + Integer.toString(i) + ".jpeg")                         .push();             }         } else {             logger.info("non http2");         }         chain.doFilter(request, response);     }     public void destroy() {      } }

再使用開發者工具看一下這次發出請求的狀況: