复习一下：从URL输入到页面展现到底发生什么？ 柔情只为你懂 2022-12-03 05:27 135阅读 0赞 ## 前言 ## 打开浏览器从输入网址到网页呈现在大家面前，背后到底发生了什么？经历怎么样的一个过程？先给大家来张总体流程图，具体步骤请看下文分解！![format_png][] 总体来说分为以下几个过程: * DNS 解析:将域名解析成 IP 地址 * TCP 连接：TCP 三次握手 * 发送 HTTP 请求 * 服务器处理请求并返回 HTTP 报文 * 浏览器解析渲染页面 * 断开连接：TCP 四次挥手 ## 一、URL 到底是啥 ## URL（Uniform Resource Locator），统一资源定位符，用于定位互联网上资源，俗称网址。比如 http://www.w3school.com.cn/html/index.asp，遵守以下的语法规则： **scheme://host.domain:port/path/filename**各部分解释如下：scheme - 定义因特网服务的类型。常见的协议有 http、https、ftp、file，其中最常见的类型是 http，而 https 则是进行加密的网络传输。host - 定义域主机（http 的默认主机是 www） domain - 定义因特网**域名**，比如 w3school.com.cn port - 定义主机上的端口号（http 的默认端口号是 80） path - 定义服务器上的路径（如果省略，则文档必须位于网站的根目录中）。filename - 定义文档/资源的名称 ## 二、域名解析（DNS） ## 在浏览器输入网址后，首先要经过域名解析，因为浏览器并不能直接通过域名找到对应的服务器，而是要通过 IP 地址。大家这里或许会有个疑问----计算机既可以被赋予 IP 地址，也可以被赋予主机名和域名。比如 `www.hackr.jp`。那怎么不一开始就赋予个 IP 地址？这样就可以省去解析麻烦。我们先来了解下什么是 IP 地址 #### 1.IP 地址 #### IP 地址是指互联网协议地址，是 IP Address 的缩写。IP 地址是 IP 协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。IP 地址是一个 32 位的二进制数，比如 127.0.0.1 为本机 IP。**域名就相当于 IP 地址乔装打扮的伪装者，带着一副面具。它的作用就是便于记忆和沟通的一组服务器的地址**。用户通常使用主机名或域名来访问对方的计算机，而不是直接通过 IP 地址访问。**因为与 IP 地址的一组纯数字相比，用字母配合数字的表示形式来指定计算机名更符合人类的记忆习惯。但要让计算机去理解名称，相对而言就变得困难了。因为计算机更擅长处理一长串数字。为了解决上述的问题，DNS 服务应运而生。** #### 2.什么是域名解析 #### DNS 协议提供通过域名查找 IP 地址，或逆向从 IP 地址反查域名的服务。**DNS 是一个网络服务器，我们的域名解析简单来说就是在 DNS 上记录一条信息记录**。 例如 baidu.com 220.114.23.56（服务器外网IP地址）80（服务器端口号） #### 3. 浏览器如何通过域名去查询 URL 对应的 IP 呢 #### * 浏览器缓存：浏览器会按照一定的频率缓存 DNS 记录。 * 操作系统缓存：如果浏览器缓存中找不到需要的 DNS 记录，那就去操作系统中找。 * 路由缓存：路由器也有 DNS 缓存。 * ISP 的 DNS 服务器：ISP 是互联网服务提供商(Internet Service Provider)的简称，ISP 有专门的 DNS 服务器应对 DNS 查询请求。 * 根服务器：ISP 的 DNS 服务器还找不到的话，它就会向根服务器发出请求，进行递归查询（DNS 服务器先问根域名服务器.com 域名服务器的 IP 地址，然后再问.baidu 域名服务器，依次类推） ![format_png 1][] #### 4. 小结 #### **浏览器通过向 DNS 服务器发送域名，DNS 服务器查询到与域名相对应的 IP 地址，然后返回给浏览器，浏览器再将 IP 地址打在协议上，同时请求参数也会在协议搭载，然后一并发送给对应的服务器。接下来介绍向服务器发送 HTTP 请求阶段，HTTP 请求分为三个部分：TCP 三次握手、http 请求响应信息、关闭 TCP 连接。** ![format_png 2][] ## 三、TCP 三次握手 ## **在客户端发送数据之前会发起 TCP 三次握手用以同步客户端和服务端的序列号和确认号，并交换 TCP 窗口大小信息**。![format_png 3][] #### 1.TCP 三次握手的过程如下： #### * **客户端发送一个带 SYN=1，Seq=X 的数据包到服务器端口**（第一次握手，由浏览器发起，告诉服务器我要发送请求了） * **服务器发回一个带 SYN=1， ACK=X+1， Seq=Y 的响应包以示传达确认信息**（第二次握手，由服务器发起，告诉浏览器我准备接受了，你赶紧发送吧） * **客户端再回传一个带 ACK=Y+1， Seq=Z 的数据包，代表“握手结束”**（第三次握手，由浏览器发送，告诉服务器，我马上就发了，准备接受吧） #### 2.为啥需要三次握手 #### 谢希仁著《计算机网络》中讲“三次握手”的目的是“**为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端，因而产生错误**”。 ## 四、发送 HTTP 请求 ## **TCP 三次握手结束后，开始发送 HTTP 请求报文**。请求报文由请求行（request line）、请求头（header）、请求体四个部分组成,如下图所示：![format_png 4][] #### 1.请求行包含请求方法、URL、协议版本 #### * 请求方法包含 8 种：GET、POST、PUT、DELETE、PATCH、HEAD、OPTIONS、TRACE。 * URL 即请求地址，由 <协议>：//<主机>：<端口>/<路径>?<参数> 组成 * 协议版本即 http 版本号 POST /chapter17/user.html HTTP/1.1 以上代码中“POST”代表请求方法，“/chapter17/user.html”表示 URL，“HTTP/1.1”代表协议和协议的版本。现在比较流行的是 Http1.1 版本 #### 2.请求头包含请求的附加信息，由关键字/值对组成，每行一对，关键字和值用英文冒号“:”分隔。 #### 请求头部通知服务器有关于客户端请求的信息。它包含许多有关的客户端环境和请求正文的有用信息。其中比如：**Host，表示主机名，虚拟主机；Connection,HTTP/1.1 增加的，使用 keepalive，即持久连接，一个连接可以发多个请求；User-Agent，请求发出者，兼容性以及定制化需求。** #### 3.请求体，可以承载多个请求参数的数据，包含回车符、换行符和请求数据，并不是所有请求都具有请求数据。 #### name=tom&password=1234&realName=tomson 上面代码，承载着 name、password、realName 三个请求参数。 ## 五、服务器处理请求并返回 HTTP 报文 ## #### 1. 服务器 #### 服务器是网络环境中的高性能计算机，它侦听网络上的其他计算机（客户机）提交的服务请求，并提供相应的服务，比如网页服务、文件下载服务、邮件服务、视频服务。而客户端主要的功能是浏览网页、看视频、听音乐等等，两者截然不同。每台服务器上都会安装处理请求的应用——web server。常见的 web server 产品有 apache、nginx、IIS 或 Lighttpd 等。**web server 担任管控的角色**，对于不同用户发送的请求，会结合配置文件，把不同请求委托给服务器上处理相应请求的程序进行处理（例如 CGI 脚本，JSP 脚本，servlets，ASP 脚本，服务器端 JavaScript，或者一些其它的服务器端技术等），然后返回后台程序处理产生的结果作为响应。![format_png 5][] #### 2.MVC 后台处理阶段 #### 后台开发现在有很多框架，但大部分都还是按照 MVC 设计模式进行搭建的。MVC 是一个设计模式，将应用程序分成三个核心部件：模型（model）-- 视图（view）--控制器（controller），它们各自处理自己的任务，实现输入、处理和输出的分离。![format_png 6][] > 1、视图（view） **它是提供给用户的操作界面，是程序的外壳。** > 2、模型（model） **模型主要负责数据交互。**在 MVC 的三个部件中，模型拥有最多的处理任务。一个模型能为多个视图提供数据。 > 3、控制器（controller） **它负责根据用户从"视图层"输入的指令，选取"模型层"中的数据，然后对其进行相应的操作，产生最终结果。**控制器属于管理者角色，从视图接收请求并决定调用哪个模型构件去处理请求，然后再确定用哪个视图来显示模型处理返回的数据。这三层是紧密联系在一起的，但又是互相独立的，每一层内部的变化不影响其他层。每一层都对外提供接口（Interface），供上面一层调用。至于这一阶段发生什么？简而言之，**首先浏览器发送过来的请求先经过控制器，控制器进行逻辑处理和请求分发，接着会调用模型，这一阶段模型会获取 redis db 以及 MySQL 的数据，获取数据后将渲染好的页面，响应信息会以响应报文的形式返回给客户端，最后浏览器通过渲染引擎将网页呈现在用户面前。** #### 3.http 响应报文 #### 响应报文由响应行（request line）、响应头部（header）、响应主体三个部分组成。如下图所示：![format_png 7][] (1) 响应行包含：协议版本，状态码，状态码描述 状态码规则如下：1xx：指示信息--表示请求已接收，继续处理。2xx：成功--表示请求已被成功接收、理解、接受。3xx：重定向--要完成请求必须进行更进一步的操作。4xx：客户端错误--请求有语法错误或请求无法实现。5xx：服务器端错误--服务器未能实现合法的请求。 (2) 响应头部包含响应报文的附加信息，由 名/值 对组成 (3) 响应主体包含回车符、换行符和响应返回数据，并不是所有响应报文都有响应数据 ## 六、浏览器解析渲染页面 ## 浏览器拿到响应文本 HTML 后，接下来介绍下浏览器渲染机制 ![format_png 8][] 浏览器解析渲染页面分为一下五个步骤： * 根据 HTML 解析出 DOM 树 * 根据 CSS 解析生成 CSS 规则树 * 结合 DOM 树和 CSS 规则树，生成渲染树 * 根据渲染树计算每一个节点的信息 * 根据计算好的信息绘制页面 ### 1.根据 HTML 解析 DOM 树 ### * 根据 HTML 的内容，将标签按照结构解析成为 DOM 树，DOM 树解析的过程是一个深度优先遍历。即先构建当前节点的所有子节点，再构建下一个兄弟节点。 * 在读取 HTML 文档，构建 DOM 树的过程中，若遇到 script 标签，则 DOM 树的构建会暂停，直至脚本执行完毕。 ### 2.根据 CSS 解析生成 CSS 规则树 ### * 解析 CSS 规则树时 js 执行将暂停，直至 CSS 规则树就绪。 * 浏览器在 CSS 规则树生成之前不会进行渲染。 ### 3.结合 DOM 树和 CSS 规则树，生成渲染树 ### * DOM 树和 CSS 规则树全部准备好了以后，浏览器才会开始构建渲染树。 * 精简 CSS 并可以加快 CSS 规则树的构建，从而加快页面相应速度。 ### 4.根据渲染树计算每一个节点的信息（布局） ### * 布局：通过渲染树中渲染对象的信息，计算出每一个渲染对象的位置和尺寸 * 回流：在布局完成后，发现了某个部分发生了变化影响了布局，那就需要倒回去重新渲染。 ### 5.根据计算好的信息绘制页面 ### * 绘制阶段，系统会遍历呈现树，并调用呈现器的“paint”方法，将呈现器的内容显示在屏幕上。 * 重绘：某个元素的背景颜色，文字颜色等，不影响元素周围或内部布局的属性，将只会引起浏览器的重绘。 * 回流：某个元素的尺寸发生了变化，则需重新计算渲染树，重新渲染。 ## 七、断开连接 ## **当数据传送完毕，需要断开 tcp 连接，此时发起 tcp 四次挥手**。![format_png 9][] * **发起方向被动方发送报文，Fin、Ack、Seq，表示已经没有数据传输了。并进入 FINWAIT1 状态**。(第一次挥手：由浏览器发起的，发送给服务器，我请求报文发送完了，你准备关闭吧) * **被动方发送报文，Ack、Seq，表示同意关闭请求。此时主机发起方进入 FINWAIT2 状态**。(第二次挥手：由服务器发起的，告诉浏览器，我请求报文接受完了，我准备关闭了，你也准备吧) * **被动方向发起方发送报文段，Fin、Ack、Seq，请求关闭连接。并进入 LAST\_ACK 状态**。(第三次挥手：由服务器发起，告诉浏览器，我响应报文发送完了，你准备关闭吧) * **发起方向被动方发送报文段，Ack、Seq。然后进入等待 TIME\_WAIT 状态。被动方收到发起方的报文段以后关闭连接。发起方等待一定时间未收到回复，则正常关闭**。(第四次挥手：由浏览器发起，告诉服务器，我响应报文接受完了，我准备关闭了，你也准备吧) ## 参考文章 ## 从输入页面地址到展示页面信息都发生了些什么？ 前端经典面试题: 从输入 URL 到页面加载发生了什么？ TCP 的三次握手四次挥手 访问 Web，tcp 传输全过程（三次握手、请求、数据传输、四次挥手） 浏览器发送 http 请求过程分析 谢希仁著《计算机网络》第四版 图解 http [format_png]: /images/20221123/e53e95744eec404696ad95417f15324e.png [format_png 1]: /images/20221123/0c13eba53d174cfbb3734ed61c10d968.png [format_png 2]: /images/20221123/59a962596e1d4196ba65e25cb6cff923.png [format_png 3]: /images/20221123/ad8d1e2b99364b6991b58a0f8069290f.png [format_png 4]: /images/20221123/d619c2ba7e8845e180edb0e8c0680542.png [format_png 5]: /images/20221123/c4672e3077aa4b39b2f70711dbcafe93.png [format_png 6]: /images/20221123/73b259765a444f9eb4b8f138c75379da.png [format_png 7]: /images/20221123/546c34af42154f4aa90b64f1f4f5171f.png [format_png 8]: /images/20221123/5fff6dd919104a59a213df233c60563a.png [format_png 9]: /images/20221123/c7db59119d714774a3abc1ecc84db14b.png
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