HTTP状态码及其含义详解

# 1. 什么是HTTP状态码（HTTP Status Code）和其意义？

在网络通信中，HTTP状态码是指服务端在响应浏览器请求时返回的一个3位数字的状态码，用于表示服务器处理请求的结果。HTTP状态码提供了关于请求状态的重要信息，帮助客户端和服务器进行适当的处理。通过HTTP状态码，可以快速了解请求的处理结果，以及是否需要采取进一步的行动。

## HTTP状态码的作用和重要性

HTTP状态码对于理解和调试HTTP请求非常重要。它们可以帮助开发人员快速诊断问题，并根据返回的状态码采取适当的操作。例如，当收到404 Not Found状态码时，客户端可以显示友好的“页面未找到”消息；当收到500 Internal Server Error状态码时，客户端可以向用户显示“服务器出现问题，请稍后再试”的消息。

## HTTP状态码分类的概述

HTTP状态码按照其首位数字的不同，可以分成5类，分别代表不同的含义：
- 1xx：信息响应，表示接收的请求正在处理
- 2xx：成功响应，表示请求被成功接收、理解并接受
- 3xx：重定向，表示需要客户端进行进一步操作以完成请求
- 4xx：客户端错误，表示请求包含语法错误或无法完成
- 5xx：服务器错误，表示服务器在处理请求时发生了错误。

现在我们来逐一介绍每一类HTTP状态码及其具体含义和使用场景。

# 2. 信息响应

### 100 Continue

- ##### 场景：

当客户端向服务器发送一个包含大量数据的请求时，服务器可能会在接收到请求的一部分后发送一个100 Continue状态码，表示可以继续发送剩余的请求数据。

- ##### 代码：

Python示例：

import requests

url = 'https://example.com'
headers = {'Expect': '100-continue'}
data = '...'  # 请求数据

response = requests.post(url, headers=headers, data=data)

print(response.status_code)  # 输出响应状态码

Java示例：

import org.apache.http.HttpEntity;
import org.apache.http.client.methods.CloseableHttpResponse;
import org.apache.http.client.methods.HttpPost;
import org.apache.http.entity.StringEntity;
import org.apache.http.impl.client.CloseableHttpClient;
import org.apache.http.impl.client.HttpClients;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;

public class HttpClientExample {

    public static void main(String[] args) {
        CloseableHttpClient httpClient = HttpClients.createDefault();
        HttpPost httpPost = new HttpPost("https://example.com");

        httpPost.setHeader("Expect", "100-continue");

        StringEntity entity = new StringEntity("...");

        httpPost.setEntity(entity);

        try {
            CloseableHttpResponse response = httpClient.execute(httpPost);

            System.out.println(response.getStatusLine().getStatusCode());  // 输出响应状态码

            httpClient.close();
            response.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

- ##### 结果说明：

如果服务器返回200 OK状态码，表示请求成功并继续发送剩余的请求数据。

### 101 Switching Protocols

- ##### 场景：

当服务器接收到的升级请求（Upgrade）满足要求时，可以返回101 Switching Protocols状态码，表示正在切换协议。

- ##### 代码：

Python示例：

import requests

url = 'https://example.com'
headers = {'Upgrade': 'websocket'}

response = requests.get(url, headers=headers)

print(response.status_code)  # 输出响应状态码

Java示例：

import org.apache.http.client.methods.CloseableHttpResponse;
import org.apache.http.client.methods.HttpGet;
import org.apache.http.impl.client.CloseableHttpClient;
import org.apache.http.impl.client.HttpClients;

import java.io.IOException;

public class HttpClientExample {

    public static void main(String[] args) {
        CloseableHttpClient httpClient = HttpClients.createDefault();
        HttpGet httpGet = new HttpGet("https://example.com");

        httpGet.setHeader("Upgrade", "websocket");

        try {
            CloseableHttpResponse response = httpClient.execute(httpGet);

            System.out.println(response.getStatusLine().getStatusCode());  // 输出响应状态码

            httpClient.close();
            response.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

- ##### 结果说明：

如果服务器返回101 Switching Protocols状态码，表示服务器已经接受升级请求，并且正在切换协议。

### 102 Processing

- ##### 场景：

当服务器已经接收到请求并开始处理，但处理时间较长时，可以返回102 Processing状态码，表示服务器正在处理请求。

- ##### 代码：

Python示例：

import requests

url = 'https://example.com'

response = requests.get(url)

print(response.status_code)  # 输出响应状态码

Java示例：

import org.apache.http.client.methods.CloseableHttpResponse;
import org.apache.http.client.methods.HttpGet;
import org.apache.http.impl.client.CloseableHttpClient;
import org.apache.http.impl.client.HttpClients;

import java.io.IOException;

public class HttpClientExample {

    public static void main(String[] args) {
        CloseableHttpClient httpClient = HttpClients.createDefault();
        HttpGet httpGet = new HttpGet("https://example.com");

        try {
            CloseableHttpResponse response = httpClient.execute(httpGet);

            System.out.println(response.getStatusLine().getStatusCode());  // 输出响应状态码

            httpClient.close();
            response.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

- ##### 结果说明：

如果服务器返回102 Processing状态码，表示服务器正在处理请求，并且尚未完成处理。客户端可以继续等待服务器的响应。

# 3. 信息响应

HTTP 1xx 状态码表示接收的请求已被接受，需要继续处理。这类状态码是临时性的，并且在请求的处理过程中可能会发生变化。

#### 1. 100 Continue

该状态码指示客户端它应该继续发送请求的剩余部分。服务器在收到请求头后，向客户端发送此代码以指示请求可以继续。这在客户端希望发送一个请求的正文之前要等待服务器确认的情况下很有用。

# Python 例子
import requests

url = 'http://example.com/upload'
data = {'key1': 'value1', 'key2': 'value2'}

# 发送带有Expect头部的请求
response = requests.post(url, data=data, headers={'Expect': '100-continue'})

print(response.status_code)  # 输出 100

**总结：** 100 Continue状态码告诉客户端可以继续发送请求的请求体。

#### 2. 101 Switching Protocols

当服务器正在根据Upgrade头要求切换协议时，应该使用101切换协议状态码进行响应。

// Java 例子
HttpServletResponse response = ... // 从请求中获取响应对象

// 添加升级头部以要求协议切换
response.addHeader("Upgrade", "WebSocket");
response.setStatus(101);

**总结：** 101 Switching Protocols状态码用于指示服务器正在切换协议。

#### 3. 102 Processing

102处理状态码是一个实验性的状态码，用于通知客户端服务器已经接收到请求并且正在处理它，但尚未完成操作。这允许客户端清楚地了解一个请求已被接收。

// Go 例子
package main

import (
	"fmt"
	"net/http"
)

func handler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	w.WriteHeader(http.StatusProcessing)
	fmt.Fprint(w, "Request is still being processed")
}

func main() {
	http.HandleFunc("/", handler)
	http.ListenAndServe(":8080", nil)
}

**总结：** 102 Processing状态码用于向客户端明确传达请求正在处理过程中的信息。

通过这些1xx状态码，客户端可以更清晰地了解服务器对请求的处理状态，便于更精细化地控制和管理请求流程。

# 4. 重定向

在HTTP请求过程中，服务器可能会返回3xx状态码来进行重定向操作。重定向指的是服务器要求客户端进行新的请求，以完成整个请求过程。下面是一些常见的3xx状态码及其含义：

### 301 Moved Permanently

- 状态码：301
- 含义：请求的资源已永久移动到新的URL，以后所有的请求都应该使用新的URL。
- 场景：当网页重新设计或更换了一个新的域名时，可以使用301状态码进行重定向，以便搜索引擎更新其索引并将用户引导到新的URL上。
- 示例代码（Python）：

from flask import Flask, redirect

app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def index():
    return redirect("https://www.example.com", code=301)

if __name__ == '__main__':
    app.run()

- 代码总结：上述代码使用Flask框架实现了一个简单的重定向功能。当用户访问根路径("/")时，服务器将返回一个301状态码，并将用户重定向到"https://www.example.com"。

- 结果说明：用户访问根路径时，会被重定向到"https://www.example.com"。

### 302 Found

- 状态码：302
- 含义：请求的资源暂时移动到了一个新的URL，但将来可能会再次变动。客户端应继续使用原始的URL进行请求。
- 场景：当资源只是暂时移动或临时不可用时，可以使用302状态码进行重定向。
- 示例代码（Java）：

import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;

public class RedirectServlet extends HttpServlet {
    protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException {
        response.sendRedirect("https://www.example.com");
        response.setStatus(HttpServletResponse.SC_FOUND);
    }
}

- 代码总结：上述代码使用Java的Servlet来实现重定向功能。当收到GET请求时，服务器将使用`sendRedirect()`方法将用户重定向到指定URL，并设置状态码为`SC_FOUND`。

- 结果说明：用户访问该Servlet时，会被重定向到"https://www.example.com"。

### 307 Temporary Redirect

- 状态码：307
- 含义：服务器要求客户端进行临时重定向，和302状态码含义类似，但明确要求客户端保持请求方法不变进行重定向。
- 场景：当资源临时重定向，且需要保持请求方法不变时，可以使用307状态码。
- 示例代码（JavaScript）：

window.location.replace("https://www.example.com");

- 代码总结：上述代码使用JavaScript中的`window.location.replace()`方法实现页面重定向。在页面加载时，即执行该代码，将页面直接重定向到"https://www.example.com"。

- 结果说明：用户打开HTML页面时，会直接被重定向到"https://www.example.com"。

以上是一些常见的HTTP重定向的状态码及其用法。在实际开发中，根据具体的业务需求和场景，选择合适的状态码进行重定向，以提供更好的用户体验和页面导航。

# 5. 客户端错误

在HTTP状态码中，4xx系列状态码表示客户端发起的请求存在错误或无法成功被服务器处理。这些状态码通常指示了客户端需要采取额外的操作才能完成请求。以下是一些常见的4xx状态码：

#### 400 Bad Request

该状态码表示服务器无法理解客户端的请求，通常是因为请求包含错误的语法或无效的参数。当服务器返回400 Bad Request状态码时，客户端应该检查请求的语法或参数是否正确，并进行相应的修正。

import requests

url = "https://api.example.com/users"
payload = {
    "name": "John Doe",
    "email": "johndoe@example.com"  # 缺少了必要的phone字段
}

response = requests.post(url, json=payload)
print(response.status_code)  # 输出 400
print(response.text)  # 输出错误信息

代码解释：
- 使用requests库发送一个POST请求到示例API的/users端点。
- 请求体中缺少了必要的phone字段，导致请求的语法不正确。
- 服务器返回了400 Bad Request状态码和错误信息。

#### 401 Unauthorized

该状态码表示客户端需要进行身份验证才能访问请求的资源。当服务器返回401 Unauthorized状态码时，客户端应该提供合适的凭证重新发送请求，并且可能需要与服务器进行身份验证交互。

import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.URL;

public class HttpClientExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            URL url = new URL("https://api.example.com/resource");
            HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
            connection.setRequestMethod("GET");
            // 设置请求头或参数进行身份认证
            int responseCode = connection.getResponseCode();
            System.out.println(responseCode);  // 输出 401
            System.out.println(connection.getResponseMessage());  // 输出 Unauthorized
            connection.disconnect();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

代码解释：
- 使用Java的HttpURLConnection发送一个GET请求到示例API的/resource端点。
- 未提供正确的凭证进行身份验证，导致服务器返回401 Unauthorized状态码和错误信息。

#### 404 Not Found

该状态码表示请求的资源未找到，通常是因为请求的URL路径不存在或资源已被删除。当服务器返回404 Not Found状态码时，客户端应该检查请求的URL是否正确，并尝试重新发送请求。

fetch("https://api.example.com/posts/999")
    .then(response => {
        if (response.status === 404) {
            throw new Error("Resource not found");
        }
        return response.json();
    })
    .then(data => {
        console.log(data);
    })
    .catch(error => {
        console.error(error);
    });

代码解释：
- 使用JavaScript的fetch函数发送一个GET请求到示例API的/posts/999端点。
- 由于请求的资源不存在，服务器返回404 Not Found状态码。在响应的处理中，如果状态码为404，则抛出错误。
- 在catch块中捕获错误，并打印错误信息。

通过理解和正确处理这些4xx状态码，可以帮助我们及时发现和解决客户端请求错误的问题，提升用户体验和系统稳定性。在实际开发中，可以根据具体的业务需求设计合适的错误处理机制，例如展示友好的错误页面或给出有效的错误信息，方便用户进行操作和反馈。

# 6. 服务器错误

HTTP 5xx 状态码表示服务器在处理请求时发生了错误。这些错误状态码指示了服务器在尝试处理请求时遇到了意外情况。客户端发出的请求是有效的，但服务器端出现了错误，因此客户端无法得到预期的响应。

以下是常见的 5xx 状态码及其含义：

- **500 Internal Server Error**: 表示服务器端在执行请求时发生了未知的内部错误。
- **502 Bad Gateway**: 表示服务器作为网关或代理时收到无效响应。
- **503 Service Unavailable**: 表示服务器暂时无法处理请求，通常由于服务器过载或停机维护。

这些状态码表明服务器无法完成有效的请求处理。当客户端收到 5xx 状态码时，通常可以尝试重新发起请求，或者联系服务提供商以报告问题。

在代码中处理 5xx 状态码时，通常需要记录错误日志、提供友好的错误信息给用户，并尝试自动恢复或者请求重试。

import requests

url = 'https://example.com/api/users'

try:
    response = requests.get(url)
    response.raise_for_status()
    # 处理成功响应的逻辑
except requests.HTTPError as err:
    if err.response.status_code == 500:
        # 记录服务器内部错误日志
        print('Server error occurred')
    elif err.response.status_code == 503:
        # 提供友好的服务不可用信息给用户
        print('Service is temporarily unavailable, please try again later')
    else:
        # 处理其他 5xx 错误
        print('Unexpected server error')
except requests.RequestException as err:
    # 处理其他请求异常
    print(f'Unexpected error: {err}')

上述示例中，我们使用 Python 的 `requests` 库发送 HTTP 请求，并处理了可能发生的 5xx 状态码。我们根据不同的状态码，记录错误日志或提供用户友好的错误信息，以保证对用户友好的错误处理和良好的用户体验。

对于服务端开发人员来说，及时记录和分析服务器错误日志，并进行问题诊断和修复，也是保障系统稳定运行的重要手段之一。