API接口的协议主要分为两类：**传输层协议**和**应用层协议**。常见的传输层协议有TCP和UDP；常见的应用层协议包括HTTP、WebSocket、RESTful API、GraphQL等。
一、HTTP 协议
| 协议细节 | 描述 |
| 超文本传输协议（HTTP） | 是一种用于分布式、协作式和超媒体信息系统的应用层协议，它是万维网数据通信的基础，基于请求与响应模式，客户端向服务器发送请求，服务器根据请求内容返回相应响应，当用户在浏览器中输入网址访问网页时，浏览器作为客户端向服务器发送 HTTP 请求，服务器接收到请求后，将网页文件等数据作为响应发送回浏览器，浏览器再将其解析呈现给用户。 |
| HTTP/1.0 | 早期版本，每个 TCP 连接只能处理一个请求，处理完即断开连接，这种方式在处理多个请求时效率较低，因为频繁地建立和断开连接会消耗较多资源，在一个页面包含多个图片、脚本等资源的情况下，使用 HTTP/1.0 需要为每个资源单独建立连接，导致页面加载速度慢。 |
| HTTP/1.1 | 持久连接特性，允许在一个 TCP 连接上发送多个请求和接收多个响应，减少了连接建立和关闭的开销，提高了网络传输效率，现代浏览器在加载网页时，会在一个持久连接上同时下载网页中的图片、样式表等资源，加快了页面显示速度，管道化功能使客户端可以在同一个连接上发送多个请求，而无需等待上一个请求的响应，进一步提高了性能，浏览器可以连续发送多个对不同资源的请求，服务器按照接收顺序依次处理并返回响应。 |
| HTTP/2 | 采用二进制帧格式传输数据，相比于 HTTP/1.x 的文本格式，更紧凑高效，减少了数据传输量，在传输大量文本数据时，二进制格式可以减少数据的体积，提高传输速度，引入多路复用机制，允许多个请求和响应在单个连接上同时进行，充分利用网络带宽，进一步提升性能，一个网页同时加载多个大型图片和脚本文件时，多路复用可以让它们并行下载，而不是像 HTTP/1.1 那样依次下载，头部压缩技术，对 HTTP 头部信息进行压缩编码，减少头部大小，降低传输开销，由于 HTTP 头部在每次请求和响应中都会传输，且往往包含大量重复信息，通过头部压缩可以显著减少这部分数据的传输量。 |
| HTTP/3 | 基于 QUIC 协议构建，使用 UDP 协议进行数据传输，避免了 TCP 协议中的队头阻塞问题，提高了传输效率，UDP 协议本身没有拥塞控制机制，但 QUIC 协议在 UDP 之上实现了可靠的传输和拥塞控制等功能，采用了先进的流控算法，能够更精细地控制数据传输的速度和流量，适应不同的网络环境和应用场景，在网络状况不稳定时，流控算法可以动态调整数据传输速率，以保证数据的稳定传输，支持更快的连接建立时间，相比 HTTP/2 进一步减少了延迟，对于实时性要求较高的应用（如在线游戏、视频会议等）具有重要意义。 |
二、WebSocket 协议
| 协议细节 | 描述 |
| WebSocket | 一种在单个 TCP 连接上进行全双工通信的网络协议，区别于传统的 HTTP 轮询或长连接方式，它允许客户端和服务器之间进行双向的、实时的数据交换，就像打开了一个持续的通道，一旦建立了 WebSocket 连接，服务器可以随时主动向客户端推送数据，而不需要客户端先发送请求，在实时聊天应用中，当有新消息到达时，服务器可以通过 WebSocket 连接立即将消息推送给客户端，客户端即时收到并显示，实现实时的聊天效果。 |
三、gRPC 协议
| 协议细节 | 描述 |
| gRPC | 基于 HTTP/2 构建的高性能、通用的远程过程调用（RPC）框架，它使用 Protocol Buffers（Protobuf）作为接口定义语言（IDL），用于描述服务接口和消息格式，Protobuf 是一种高效的数据序列化格式，能够将数据结构转换为二进制格式进行传输，相比传统的文本格式（如 JSON、XML）更紧凑、解析速度更快，在传输复杂的结构化数据时，Protobuf 可以将数据转换为较小的二进制串，减少了网络传输量和解析时间，gRPC 支持多种编程语言，方便不同语言开发的系统之间进行通信和集成，一个用 Python 编写的客户端可以方便地调用用 Java 编写的服务端提供的功能。 |
四、RESTful API 协议
| 协议细节 | 描述 |
| RESTful API | 遵循统一接口约束的 Web 服务设计理念，其核心原则包括：资源（Resource）：将网络上的所有事物都抽象为资源，每个资源都有一个唯一的资源标识符（URI），在一个博客系统中，一篇文章就是一个资源，其 URI 可能是“/articles/123”，表现层（Representational）：客户端和服务器之间传递的资源表现形式可以是多种形式，如 HTML、JSON、XML 等，客户端请求获取文章资源时，服务器可以返回 JSON 格式的文章数据，包括标题、作者、内容等信息，状态码（Status Code）：使用标准的 HTTP 状态码来表示请求的结果，如 200 表示成功，404 表示资源未找到等，当客户端请求一个不存在的文章时，服务器会返回 404 状态码，统一接口（Uniform Interface）：定义了一组标准的 HTTP 方法（如 GET、POST、PUT、DELETE）来操作资源，使用 GET 方法获取资源，POST 方法创建资源，PUT 方法更新资源，DELETE 方法删除资源。 |
五、SOAP 协议
| 协议细节 | 描述 |
| SOAP | Simple Object Access Protocol（简单对象访问协议），是一种基于 XML 的协议，主要用于在网络上进行结构化数据交换，它使用标准的 XML 格式来封装消息，包括请求和响应消息，消息结构由信封（Envelope）、头部（Header）和主体（Body）组成，信封定义了消息的整体结构；头部包含了一些可选的信息，如认证信息、事务标识等；主体则包含了实际要传输的数据内容，在一个企业级的系统集成中，不同系统之间通过 SOAP 协议交换业务数据，如订单信息、客户资料等，SOAP 通常与 HTTP、SMTP、TCP 等协议结合使用进行传输，与 HTTP 结合使用时，SOAP 消息作为 HTTP 请求或响应的负载部分进行传输，一个 SOAP 客户端向服务器发送请求时，会将 SOAP 消息封装在 HTTP 请求体中发送出去。 |
六、GraphQL 协议
| 协议细节 | 描述 |
| GraphQL | 一种用于 API 的查询语言和运行时环境，允许客户端精确地指定所需的数据结构，与传统的 RESTful API 不同，GraphQL 提供了一种更加灵活和高效的数据获取方式，在 GraphQL 中，客户端通过定义查询来明确指定需要获取的数据字段和关系，在一个社交网络应用中，客户端可以发送一个 GraphQL 查询来获取用户的姓名、头像、好友列表以及好友的基本信息等，而不会获取多余的数据，GraphQL 服务器会根据客户端的查询请求返回精确的数据结果，避免了像 RESTful API 中可能出现的过度获取或数据缺失的问题，它还支持强类型系统，能够在开发过程中更好地发现错误和进行代码优化。 |
相关问题与解答
问题一：HTTP/2 相比 HTTP/1.1 有哪些主要的性能提升？
解答：HTTP/2 相比 HTTP/1.1 主要有以下性能提升，首先是持久连接特性，HTTP/2 允许在一个 TCP 连接上发送多个请求和接收多个响应，减少了连接建立和关闭的开销；其次是多路复用机制，能在一个连接上同时进行多个请求和响应的处理，充分利用网络带宽；还有头部压缩技术，对 HTTP 头部信息进行压缩编码，减少头部大小，降低传输开销，这些特性综合起来使得 HTTP/2 在传输效率、网络资源利用等方面相比 HTTP/1.1 有显著提升。
问题二：RESTful API 和 GraphQL API 在数据获取方式上有什么本质区别？
解答：RESTful API 通常是基于资源的接口设计，客户端通过预先定义好的统一接口（如 GET、POST、PUT、DELETE 等方法）来操作资源获取数据，要获取一个用户信息可能使用 GET /users/{id} 这样的接口，而 GraphQL API 则是让客户端精确指定所需的数据结构和关系来获取数据，客户端可以通过编写查询语句来明确说明想要获取哪些数据字段以及它们之间的关系，只会获取请求的数据，避免了像 RESTful API 中可能出现的数据冗余或不足的情况。
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