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一、前言

FastAPI 是建立在 HTTP 协议之上，所以为了更好的掌握 FastAPI。我们需要先简单的了解一下 HTTP协议

二、HTTP协议

2.1 简介

HTTP（Hypertext Transfer Protocol）遵循经典的客户端-服务器模型，客户端打开连接以发出请求，然后等待直到收到响应。同时也是Web中最基本的协议之一，用于在浏览器和服务器之间传输超文本和其他资源。

以下是HTTP协议的详细介绍：

1. 基于 TCP/IP协议：
   HTTP协议是基于 TCP/IP协议之上的应用层协议

2. 请求-响应模型：
   HTTP使用请求-响应模型，客户端发送请求给服务器，服务器处理请求并返回响应给客户端。换句话说，肯定是客户端先发送请求，然后服务端接到请求后，再有响应。请求由一个请求行、请求头部和请求体组成，响应由一个响应行、响应头部和响应体组成。

3. 无状态：
   指HTTP协议本身不会对请求和响应之间的状态进行持久化。每个HTTP请求都是独立的，服务器不会保留任何与之前请求相关的状态信息。
   当客户端发送一个HTTP请求给服务器时，服务器会根据请求进行处理并返回响应。在这个过程中，服务器并不会记住之前的请求或与之相关的任何状态。每个请求都是相互独立的，服务器只会根据当前请求的内容和上下文进行处理。

4. 请求方法：
   HTTP定义了多种请求方法，常用的包括：

   1. GET：获取指定资源的表示

   2. POST：在服务器上创建新资源

   3. PUT：更新指定资源的表示

   4. DELETE：删除指定资源

5. URL（Uniform Resource Locator）：
   URL用于标识和定位互联网上的资源。它由协议类型（如HTTP）、主机名、端口号、路径和查询参数等组成，例如：http://example.com/path?param=value。

6. 请求头部：
   请求头部包含了客户端向服务器发送的附加信息，例如User-Agent、Accept-Language、Content-Type等。这些头部信息提供了请求的上下文和要求。

7. 响应状态码：
   HTTP定义了多种状态码，用于表示服务器对请求的处理结果。比如：

   1. 200 OK：请求成功

   2. 404 Not Found：请求的资源不存在

   3. 500 Internal Server Error：服务器内部错误

8. 响应头部：
   响应头部包含了服务器返回的附加信息，如Content-Type、Content-Length、Cache-Control等。这些头部信息提供了相应的上下文和属性。

9. 请求和响应体：
   请求体用于发送数据给服务器，通常在POST和PUT请求中使用。响应体包含了服务器返回的数据，可以是HTML文档、JSON数据、图片等。

10. Cookie和会话管理：
    HTTP支持使用Cookie来跟踪和管理会话状态。服务器可以在响应中设置Cookie，而客户端会将Cookie保存并在随后的请求中发送给服务器。

11. 安全性：
    HTTP本身是无状态和明文的协议，因此对于敏感信息的传输，需要使用HTTPS（HTTP over TLS）来进行加密和身份验证，以确保通信的安全性。

HTTP协议是Web通信的核心协议之一，它定义了客户端和服务器之间的请求和响应交互方式。通过遵循HTTP协议，浏览器和服务器能够进行可靠和高效的通信，实现Web应用程序的开发和交互。

2.2 请求行、请求体和请求头

一个HTTP请求由请求行、请求头部和请求体组成。下面详细介绍每个部分的内容：

1. 请求行（Request Line）：请求行包含了请求的方法、URL和HTTP协议版本。它的格式如下：

     METHOD URL HTTP_VERSION

    1.  METHOD是请求的方法，例如GET、POST、PUT等。
    2.  URL是请求的目标资源的URL，包括协议、主机名、端口号、路径和查询参数等。
    3.  HTTP\_VERSION是HTTP协议的版本，如HTTP/1.1。

2. 请求头部（Request Headers）：请求头部包含了客户端向服务器发送的附加信息。每个请求头部都由一个键值对组成，格式为Header-Name: Header-Value。一些常见的请求头部包括：

   1. User-Agent：指定客户端的用户代理（通常是浏览器），用于服务器识别客户端的类型和版本。
   2. Accept：指定客户端能够接受的响应内容类型。
   3. Content-Type：指定请求体的内容类型。
   4. Authorization：用于身份验证，包含了认证凭证。

3. 请求体（Request Body）：请求体用于在POST、PUT等请求方法中发送数据给服务器。它包含了请求的有效载荷，可以是表单数据、JSON数据、文件等。请求体的格式和内容类型由Content-Type头部指定。需要注意 GET 请求没有请求体，它的参数在请求行里面。
   请求行和请求头部都是以CRLF（回车换行符）作为分隔符进行分割，最后以一个空行表示头部结束。如果请求有请求体，则紧跟在空行之后。

以下是一个完整的HTTP请求的例子，包括请求行、请求头部和请求体：

    POST /api/users HTTP/1.1
    Host: example.com
    User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/96.0.4664.93 Safari/537.36
    Content-Type: application/json
    Content-Length: 52

    {
      "username": "john",
      "password": "secretpassword"
    }

在这个例子中：
请求行：POST /api/users HTTP/1.1

• 请求方法为POST，表示希望在服务器上创建新的资源。
• URL为/api/users，表示目标资源的路径。
• HTTP版本为HTTP/1.1。

请求头部：

• Host: example.com：指定请求的目标服务器的主机名。
• User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/96.0.4664.93 Safari/537.36：指定客户端的用户代理，告诉服务器使用的浏览器和操作系统信息。
• Content-Type: application/json：指定请求体的内容类型为JSON格式。
• Content-Length: 52：指定请求体的长度，以字节为单位。

请求体：

{
      "username": "john",
      "password": "secretpassword"
    }

请求体是一个JSON格式的数据，在这个例子中包含了用户名和密码字段。

总结来说，这个例子展示了一个使用POST方法发送JSON数据的HTTP请求。请求行指定了请求方法、URL和HTTP版本。请求头部包含了附加的请求信息，如主机名、用户代理和内容类型。请求体包含了要发送给服务器的数据。

2.3 响应行、响应头部和响应体

HTTP协议中的响应由一个响应行、响应头部和响应体组成。以下是它们的详细说明：

1. 响应行（Response Line）：响应行是HTTP响应的第一行，它包含了协议版本、状态码和状态消息。例如，一个典型的响应行可能是这样的：HTTP/1.1 200 OK。其中，"HTTP/1.1"是协议版本，"200"是状态码，"OK"是状态消息。

2. 响应头部（Response Headers）：响应头部包含了关于响应的元信息，如服务器类型、日期、内容类型等。它由多个以冒号分隔的键值对组成，每个键值对占据一行。例如，以下是一些常见的响应头部字段：

   1. Content-Type：指定了响应体的MIME类型，例如"text/html"表示HTML文档。
   2. Content-Length：指定了响应体的长度，以字节为单位。
   3. Server：指定了服务器的类型和版本信息。
   4. Date：指定了响应生成的日期和时间。

3. 响应体（Response Body）：响应体包含了实际的响应数据。它可以是HTML文档、JSON数据、图像等等，具体取决于请求所期望的内容类型和服务器的支持。响应体通常位于响应头部之后的空行之后。

以下是一个完整的HTTP响应的例子，包括响应行、响应头部和响应体，其中响应体为JSON格式：

   HTTP/1.1 200 OK
    Date: Tue, 02 Mar 2024 12:00:00 GMT
    Server: Apache/2.4.6 (CentOS) OpenSSL/1.0.2k-fips
    Content-Type: application/json
    Content-Length: 52

    {
      "message": "Hello, world!",
      "status": 200
    }

在这个例子中：
响应行：HTTP/1.1 200 OK

• HTTP版本为HTTP/1.1。
• 状态码为200，表示请求成功。
• 状态消息为OK，表示请求被成功处理。

响应头部：

• Date: Tue, 02 Mar 2024 12:00:00 GMT：指定响应生成的日期和时间。
• Server: Apache/2.4.6 (CentOS) OpenSSL/1.0.2k-fips：指定服务器的软件和版本信息。
• Content-Type: application/json：指定响应体的内容类型为JSON格式。
• Content-Length: 52：指定响应体的长度，以字节为单位。

响应体：

    {
      "message": "Hello, world!",
      "status": 200
    }

响应体是一个JSON格式的数据，在这个例子中包含了一个消息和状态字段。

总结来说，这个例子展示了一个使用HTTP/1.1协议的HTTP响应。响应行指定了HTTP版本、状态码和状态消息。响应头部包含了附加的响应信息，如日期、服务器信息和内容类型。响应体包含了服务器返回的实际数据，可以是JSON、HTML、图片等不同类型的数据。

三、扩展

3.1HTTP协议和Socket

HTTP协议和Socket之间存在密切的关系。HTTP协议是一种应用层协议，用于在客户端和服务器之间传输超文本数据（例如网页、图片等）。而Socket是一种用于网络通信的编程接口，提供了在网络上发送和接收数据的能力。

HTTP协议使用了底层的Socket技术来进行通信。当客户端发送HTTP请求时，它会创建一个Socket连接到服务器的指定端口，并通过Socket发送请求。服务器在接收到请求后，也通过Socket向客户端发送HTTP响应。

具体来说，客户端在与服务器建立连接时，会创建一个客户端Socket。客户端Socket会与服务器的IP地址和端口号相关联，用于在网络上与服务器进行通信。客户端通过Socket发送HTTP请求，并接收服务器发送的HTTP响应。

服务器端也会创建一个服务器Socket，用于监听指定的端口，并等待客户端的连接请求。当服务器接收到客户端连接请求后，会为该客户端创建一个与之关联的Socket。服务器通过这个Socket与客户端进行通信，接收客户端的HTTP请求，并发送HTTP响应。

Socket提供了一种基于TCP/IP协议的可靠的双向通信方式。HTTP协议利用Socket提供的底层通信能力，在客户端和服务器之间传输HTTP请求和响应数据。Socket隐藏了底层网络细节，使得开发人员可以更方便地使用HTTP协议进行网络通信。

总结来说，HTTP协议和Socket密切相关，Socket提供了HTTP协议进行通信所需的底层网络传输能力，使得客户端和服务器可以通过HTTP协议进行数据交换。

四、总结

文章通过深入浅出的方式，让读者对FastAPI背后的HTTP协议有了全面的认识。从HTTP的基本原理到请求与响应的详细结构，文章提供了丰富的信息和实用的例子，帮助读者理解Web开发中的关键概念。对于希望构建高效、可靠Web应用程序的开发者来说，这是一篇极具价值的教程。