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从输入 URL 到浏览器显示页面发生了什么

对于这个问题相信大家或多或少都能答上几点,但是估计很少有人能详细的描述整个过程。

作为一名 Web 开发者来说,深入理解在浏览器背后发生的事情对于日常开发或者 Debug 来说都很有意义。

下面我会试着尽可能详细的整理一下从我们输入 URL 到浏览器显示页面的整个流程。

浏览器本地缓存

DNS

浏览器缓存->系统缓存(hosts 文件)->路由器缓存->IPS服务器缓存,根域名服务器缓存,顶级域名服务器缓存,主域名服务器缓存

HTTP 请求以及 HTTP 缓存

三次握手四次挥手

解析 HTML

css js

构建 DOM 树

重绘和回流

参考文档

从浏览器地址栏输入 url 到显示页面的步骤(以 HTTP 为例)

  1. 在浏览器地址栏输入 URL
  2. 浏览器查看缓存,如果请求资源在缓存中并且新鲜,跳转到转码步骤
    1. 如果资源未缓存,发起新请求
    2. 如果已缓存,检验是否足够新鲜,足够新鲜直接提供给客户端,否则与服务器进行验证。
    3. 检验新鲜通常有两个 HTTP 头进行控制ExpiresCache-Control
      • HTTP1.0 提供 Expires,值为一个绝对时间表示缓存新鲜日期
      • HTTP1.1 增加了 Cache-Control: max-age=,值为以秒为单位的最大新鲜时间
  3. 浏览器解析 URL获取协议,主机,端口,path
  4. 浏览器组装一个 HTTP(GET)请求报文
  5. 浏览器获取主机 ip 地址,过程如下:
    1. 浏览器缓存
    2. 本机缓存
    3. hosts 文件
    4. 路由器缓存
    5. ISP DNS 缓存
    6. DNS 递归查询(可能存在负载均衡导致每次 IP 不一样)
  6. 打开一个 socket 与目标 IP 地址,端口建立 TCP 链接,三次握手如下:
    1. 客户端发送一个 TCP 的SYN=1,Seq=X的包到服务器端口
    2. 服务器发回SYN=1, ACK=X+1, Seq=Y的响应包
    3. 客户端发送ACK=Y+1, Seq=Z
  7. TCP 链接建立后发送 HTTP 请求
  8. 服务器接受请求并解析,将请求转发到服务程序,如虚拟主机使用 HTTP Host 头部判断请求的服务程序
  9. 服务器检查HTTP 请求头是否包含缓存验证信息如果验证缓存新鲜,返回304等对应状态码
  10. 处理程序读取完整请求并准备 HTTP 响应,可能需要查询数据库等操作
  11. 服务器将响应报文通过 TCP 连接发送回浏览器
  12. 浏览器接收 HTTP 响应,然后根据情况选择关闭 TCP 连接或者保留重用,关闭 TCP 连接的四次握手如下
    1. 主动方发送Fin=1, Ack=Z, Seq= X报文
    2. 被动方发送ACK=X+1, Seq=Z报文
    3. 被动方发送Fin=1, ACK=X, Seq=Y报文
    4. 主动方发送ACK=Y, Seq=X报文
  13. 浏览器检查响应状态吗:是否为 1XX,3XX, 4XX, 5XX,这些情况处理与 2XX 不同
  14. 如果资源可缓存,进行缓存
  15. 对响应进行解码(例如 gzip 压缩)
  16. 根据资源类型决定如何处理(假设资源为 HTML 文档)
  17. 解析 HTML 文档,构件 DOM 树,下载资源,构造 CSSOM 树,执行 js 脚本,这些操作没有严格的先后顺序,以下分别解释
  18. 构建 DOM 树
    1. Tokenizing:根据 HTML 规范将字符流解析为标记
    2. Lexing:词法分析将标记转换为对象并定义属性和规则
    3. DOM construction:根据 HTML 标记关系将对象组成 DOM 树
  19. 解析过程中遇到图片、样式表、js 文件,启动下载
  20. 构建CSSOM 树
    1. Tokenizing:字符流转换为标记流
    2. Node:根据标记创建节点
    3. CSSOM:节点创建 CSSOM 树
  21. 根据 DOM 树和 CSSOM 树构建渲染树:
    1. 从 DOM 树的根节点遍历所有可见节点,不可见节点包括:1)script,meta这样本身不可见的标签。2)被 css 隐藏的节点,如display: none
    2. 对每一个可见节点,找到恰当的 CSSOM 规则并应用
    3. 发布可视节点的内容和计算样式
  22. js 解析如下
    1. 浏览器创建 Document 对象并解析 HTML,将解析到的元素和文本节点添加到文档中,此时document.readystate 为 loading
    2. HTML 解析器遇到没有 async 和 defer 的 script 时,将他们添加到文档中,然后执行行内或外部脚本。这些脚本会同步执行,并且在脚本下载和执行时解析器会暂停。这样就可以用 document.write()把文本插入到输入流中。同步脚本经常简单定义函数和注册事件处理程序,他们可以遍历和操作 script 和他们之前的文档内容
    3. 当解析器遇到设置了async属性的 script 时,开始下载脚本并继续解析文档。脚本会在它下载完成后尽快执行,但是解析器不会停下来等它下载。异步脚本禁止使用 document.write(),它们可以访问自己 script 和之前的文档元素
    4. 当文档完成解析,document.readState 变成 interactive
    5. 所有defer脚本会按照在文档出现的顺序执行,延迟脚本能访问完整文档树,禁止使用 document.write()
    6. 浏览器在 Document 对象上触发 DOMContentLoaded 事件
    7. 此时文档完全解析完成,浏览器可能还在等待如图片等内容加载,等这些内容完成载入并且所有异步脚本完成载入和执行,document.readState 变为 complete,window 触发 load 事件
  23. 显示页面(HTML 解析过程中会逐步显示页面)