探索HTTP/2: 流的狀態
探索HTTP/2系列的第四篇文章，解讀了HTTP/2流的狀態，以及狀態之間的轉化。(2016.10.09最后更新)
1. 概述
HTTP/2的流(Stream)是有狀態的。當客戶端或服務器端在使用某個流去發送或接收特定幀(Frame)或包含特定標簽(Flag)的幀時，會引起流的狀態的轉化。HTTP 2協議定義的流狀態，如下所示：
+--------+
send PP | | recv PP
,--------| idle |--------.
/ | | \
v +--------+ v
+----------+ | +----------+
| | | send H / | |
,------| reserved | | recv H | reserved |------.
| | (local) | | | (remote) | |
| +----------+ v +----------+ |
| | +--------+ | |
| | recv ES | | send ES | |
| send H | ,-------| open |-------. | recv H |
| | / | | \ | |
| v v +--------+ v v |
| +----------+ | +----------+ |
| | half | | | half | |
| | closed | | send R / | closed | |
| | (remote) | | recv R | (local) | |
| +----------+ | +----------+ |
| | | | |
| | send ES / | recv ES / | |
| | send R / v send R / | |
| | recv R +--------+ recv R | |
| send R / `----------->| |<-----------' send R / |
| recv R | closed | recv R |
`----------------------->| |<----------------------'
+--------+
send: endpoint sends this frame
recv: endpoint receives this frame
H: HEADERS frame (with implied CONTINUATIONs)
PP: PUSH_PROMISE frame (with implied CONTINUATIONs)
ES: END_STREAM flag
R: RST_STREAM frame
總的說，HTTP/2為流的整個生命周期定義了7種狀態：idle，reserved (local)，reserved (remote)，open，half closed (local)，half closed (remote)和closed。當一端發送或接收頭部塊(由一個HEADERS/PUSH_PROMISE幀和緊隨它的零到多個CONTINUATION幀組成的集合)或RST_STREAM幀，或包含有END_STREAM標簽的幀(HEADERS和DATA)之后，將改變流的狀態。
流的狀態基于各端自己的視角。由于幀的傳輸會有網絡延遲，在同一時刻，不同端認為的流的狀態可能是不同的。比如，當發送端使用一個處于idle狀態的流發送一個不包含END_STREAM標簽的HEADERS幀之后會立即認為該流處于open狀態，但此時接收端尚未得到該HEADERS幀，所以在那一時刻，接收端依然認為該流的狀態是idle。
2. idle
所有的流在創建之初都處于idle狀態。處于idle狀態的流，只允許被用于發送HEADERS幀，但可以被用于接收HEADERS和PRIORITY幀。在一端使用該狀態的流發送或接收HEADERS幀之后，該端會認為此流的狀態轉變為open。接收PRIORITY幀不會改變流的狀態。
一個idle狀態的流可被另一個流通過發送/接收PUSH_PROMISE幀保留著，使其在將來被用于服務器端推送。被保留的流的狀態則從idle變為reserved (local/remote)。
3. open
處于open狀態的流可被用于發送任何類型的幀。使用該狀態的流去發送/接收包含有END_STREAM標簽的幀(HEADERS和DATA)之后，會使該流的狀態變成half closed (local/remote)。使用open狀態的流發送或接收RST_STREAM幀之后，則會使它的狀態轉變為closed。
4. half closed (local/remote)
狀態half closed (local)與half closed (remote)中的local與remote的區別，完全是基于各端自己的視角。對于同一個流的兩端，如果一端認為這個流的狀態是half closed (local)，那么另一端只能認為這個流的狀態是half closed (remote)。
處于half closed (local)狀態的流只能被用于發送WINDOW_UPDATE，PRIORITY和RST_STREAM幀，但可以被用于接收任何類型的幀。相對應地，處于half closed (remote)狀態的流只能被用于接收WINDOW_UPDATE，PRIORITY和RST_STREAM幀，但可以被用于發送任何類型的幀。
5. reserved (local/remote)
與half closed (local/remote)狀態相似，reserved (local/remote)狀態中的local與remote也是基于流兩端各自的視角。更具體的是，服務器端發送PUSH_PROMISE將一個idle狀態的流保留著以用于未來的推送，并視這個被保留的流的狀態為reserved (local)，而客戶端則視這個流的狀態為reserved (remote)。
服務器端使用reserved (local)狀態的流向客戶端發送HEADERS幀。該HEADERS幀就是服務器端推送(Server Push)中被推送的響應的頭部。當發送了HEADERS幀之后，服務器端將視該流的狀態為half closed (remote)。
相應地，客戶端通過reserved (remote)狀態的流接收到服務器端推送的響應的頭部，然后會視該流的狀態為half closed (local)。
擴展一下，服務器端推送中被保留的流的狀態在變為half closed(local/remote)之后才可能被用于接收/發送被推送的響應的體部，也就是DATA幀。
6. closed
當一端使用一個流發送或接收到RST_STREAM幀，或通過狀態為half closed (local/remote)的流接收/發送包含有END_STREAM標簽的幀之后，都會視這個流的狀態為closed。
closed狀態預示著流的終結，處于該狀態的流將只能發送或接收PRIORITY幀。但有一個特例。即，如果通過使用half closed (local/remote)狀態的流去接收或發送包含有END_STREAM標簽的幀(HEADERS或DATA)，以使該流的狀態變為closed，那么在此之后的較短時間內，仍然可以接收WINDOW_UPDATE或RST_STREAM幀。