流与多路复用

流 ID 分配规则、七态状态机与多路复用如何消除应用层队头阻塞。

流是什么

流（stream） 是一条连接内的独立双向帧序列，承载一个请求/响应交换。一条 h2 连接上可并发存在成百上千个流。

这是 h2 最核心的改进——直接消灭了 1.1 流水线的两个致命缺陷：

1.1 流水线	h2 流
响应必须按请求顺序返回（无标识符）	帧带 Stream ID，响应可任意顺序
一个慢响应堵住其后所有响应	各流独立，互不阻塞
无法取消单个请求	`RST_STREAM` 单独终止
浏览器实际禁用	默认启用

流 ID 分配

31 位无符号整数，规则是硬性的：

规则	说明
`0`	保留给连接级控制帧（`SETTINGS`、`PING`、`GOAWAY`、连接级 `WINDOW_UPDATE`）
奇数	客户端发起
偶数	服务端发起（仅 `PUSH_PROMISE`，已废弃）
单调递增	新建流的 ID MUST 大于本端已用过的所有 ID

关键推论：

使用小于等于已用 ID 的新流 → PROTOCOL_ERROR。
ID 只增不减，不可复用。耗尽 2^31 后 MUST 建立新连接——长连接的服务端应主动 GOAWAY 让客户端重连。
客户端首个流通常是 1。

状态机

七个状态：

状态	含义	进入方式
`idle`	初始态，任何未用流 ID 的默认状态	—
`reserved (local)`	本端已发 `PUSH_PROMISE` 预留	推送（已废弃）
`reserved (remote)`	对端已发 `PUSH_PROMISE` 预留	推送（已废弃）
`open`	双向均可收发	收/发 `HEADERS`
`half-closed (local)`	本端已发 `END_STREAM`，只能收	发 `END_STREAM`
`half-closed (remote)`	对端已发 `END_STREAM`，只能发	收 `END_STREAM`
`closed`	终态	双向 `END_STREAM`，或 `RST_STREAM`

典型请求的迁移路径：

客户端视角:
  idle
   → (发 HEADERS)            open
   → (发 DATA[END_STREAM])   half-closed (local)
   → (收 HEADERS + DATA)     ...
   → (收 END_STREAM)         closed

半关闭是常态：客户端发完请求即进入 half-closed (local)，此后只接收响应。这与 1.1 的 TCP 半关闭是不同层次的概念。

状态相关的错误

向 closed 流发帧 → STREAM_CLOSED。
在 half-closed (remote) 上收到 DATA/HEADERS → STREAM_CLOSED。
因竞态在刚关闭的流上收到少量帧属正常现象——接收方 SHOULD 在一段时间内宽容忽略，而非立刻杀掉整条连接。

并发上限

SETTINGS_MAX_CONCURRENT_STREAMS 限制对端可同时打开的流数：

默认无限制——但双方都 SHOULD 设置有限值（常见 100–128）。
只计 open 与两种 half-closed 状态的流；closed 与 idle 不计。
超限时接收方 MAY 用 REFUSED_STREAM 或 PROTOCOL_ERROR 拒绝。
该值调小时，已存在的超限流不必关闭，但不得再开新流。

REFUSED_STREAM 有特殊价值：它明确保证服务端未处理该请求，因此客户端可以自动重试任何方法（含非幂等的 POST）——这是 1.1 完全没有的确定性。

多路复用的实际收益

对同一域下 100 个小资源：

	1.1（6 条连接）	h2（1 条连接）
TCP 握手	6 次	1 次
TLS 握手	6 次	1 次
并发上限	6	100+
头部字节	100 × 全量	首个全量，其余增量（HPACK）
单个慢资源	阻塞其所在连接的队列	只影响自己

副作用：域名分片（domain sharding）成了反模式。1.1 时代把资源拆到 img1./img2. 多域以突破 6 连接限制；h2 下这只会增加握手与连接开销，应合并回单域。

仍然存在的队头阻塞

h2 消除的是 HTTP 层的队头阻塞，TCP 层的仍在：

TCP 字节流:  [流1帧][流3帧][流1帧][流5帧]
                    ↑ 此段丢失
结果: 内核在重传补齐前不向应用交付后续任何字节
      → 流 3、流 5 明明已完整到达，也必须干等

丢包率越高，单连接 h2 越吃亏——极端情况下不如多条 1.1 连接（每条连接的丢包只影响自己）。这是 HTTP/3 改用 QUIC 的唯一动机。

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