理解 HTTP 中的 multipart/form-data

HTTP 是一种基于请求-响应模型的网络通信协议，主要用于 Web 中客户端和服务器之间通信的数据传输。事实上，如今的互联网就是构建在 HTTP 之上的。基于请求-响应模式的通信方式很简单，客户端向服务器发送请求，服务器处理请求并进行响应。
HTTP 其实并不关心我们想要传输的是什么类型的数据，因为它什么类型的数据都可以传输！对于客户端或者服务器来说，只需要设置好合适的 Content-Type，让另一端能够理解数据就可以了。在一个请求中，客户端发送给服务器的数据可以是文本，也可以是图片或者音视频等等。
如果客户端想在一个请求中给服务器发送多种类型的数据呢，该怎么办呢？例如，同时发送用户的基本信息和头像。方法很简单，就是使用 HTTP 的 multipart。

Multipart 消息结构

Multipart 允许客户端在一次 HTTP 请求中发送多个部分（part）数据，每部分数据之间的类型可以不同。Multipart 并不是一种专一的数据类型，它有很多子类型，例如：multipart/mixed，multipart/form-data 等。
通俗来讲，一个 multipart 消息就是一个大包裹，包裹里面有多个不同类型的消息，每一个消息就是一个 part，每个 part 都会声明自己的消息类型（Content-Type）。除了消息类型，part 还可以附加一些元数据。
Multipart 消息的基本语法结构可以在 RFC2046 中找到：

• 每个 multipart 消息的 Content-Type 都必须包含一个叫做 boundary 的参数，boundary 声明了各个 part 之间的边界，记为 ${boundary}。实际上，完整的边界定义为：一行由两个 - 加上 ${boundary} 组成的字符串。假设我们在 Content-Type 里面指定的 boundary=example-part-boundary，那么按照协议规定，每个 part 之间的分隔行就是：--example-part-boundary。
• 每个边界之后是一个 CRLF 加下一个 part 的头部信息。如果下一个 part 没有头部信息，边界之后就应该跟两个 CRLF，这样下一个 part 的消息类型就会被认为是 text/plain。
• ${boundary} 不能出现在边界之间，并且长度不能超过 70 个字符。
• 最后一个 part 之后的边界在末尾多了两个 -，表示后面不会再有其它的 part 了。这个边界的完整格式为：--${boundary}--，例如 --example-part-boundary--。

我们会在后面讲 multipart/form-data 给出一个具体的示例。

multipart/form-data

Multipart 的使用在 Web 应用程序中很常见。使用 multipart 频率最高的地方大概就是 Web 表单了，在表单提交时，文件的上传就是通过 Multipart 来实现的。
并不是所有的表单提交都会使用 multipart，如果表单只包含基于文本的输入组件（例如输入框、单选框等），浏览器会将这些数据以 key=value 的形式组织，使用一种被称为 application/x-www-form-urlencoded 的 Content-Type 传输。
如果表单中包含文件或图片等不能被编码成文本的元素，浏览器就会使用 multipart/form-data 向服务器传输数据。

下面是一个使用 multipart/form-data 传输用户信息的例子：

POST /profile HTTP/1.1
HOST: example.com
Content-Type: multipart/form-data; boundary=example-part-boundary

--example-part-boundary
Content-Disposition: form-data; name="username"
Content-Type: text/plain

Nicholas
--example-part-boundary
Content-Disposition: form-data; name="address"
Content-Type: application/json

{
    "country": "China",
    "city": "Beijing"
}
--example-part-boundary
Content-Disposition: form-data; name="avatar"; filename="my_avatar.jpeg"
Content-Type: image/jpeg

<binary-image data>
--example-part-boundary--

在上面这个请求中：

• Content-Type: multipart/form-data; boundary=example-part-boundary 表示这个请求的的消息类型是 multipart-form-data，每个 part 之间的边界为 example-part-boundary。

• 这个请求总共包含三个 part：

  • 第一个 part 的类型为 text/plain，它在表单上对应的 key 为 username，value 为 Nicholas。
  • 第二个 part 的类型为 application/json，它在表单上对应的 key 为 address。
  • 第三个 part 的数据类型为 image/jpeg，它在表单上对应的 key 为 avatar，并且 part 的头部还附加了文件名相关的元数据 filename="my_avatar.jpeg。
• 最后面的 --example-part-boundary-- 表示整个 multipart 消息的结束。

总结

Multipart 是一种常见的数据格式，常用于上传文件和发送包含多种数据类型的单个请求。正确地使用 multipart 可以方便地实现多种数据的传输，提高数据传输效率和用户的使用体验，减少服务器的请求次数。
但是，在使用 multipart 的时候，客户端必须正确地设置 Content-Type 请求头，包含 boundary 参数，并且 boundary 参数的内容不能和请求体内的内容重复。服务器收到请求后，需要根据 Content-Type 设置的 boundary 来解析请求体各个部分的内容。