从输入url到页面加载完成发生了什么?

这是一道经典的面试题,这道面试题不光前端面试会问到,后端面试也会被问到。这道题没有一个标准的答案,它涉及很多的知识点,面试官会通过这道题了解你对哪一方面的知识比较擅长,然后继续追问看看你的掌握程度。

从前端的角度出发,我觉得首先回答必须包括以下几个基本的点:

1、浏览器的地址栏输入URL并按下回车。
2、浏览器查找当前URL是否存在缓存,并比较缓存是否过期。
3、DNS解析URL对应的IP。
4、根据IP建立TCP连接(三次握手)。
5、HTTP发起请求。
6、服务器处理请求,浏览器接收HTTP响应。
7、渲染页面,构建DOM树。
8、关闭TCP连接(四次挥手)。

一、URL

我们常见的URL是这样的:http://www.baidu.com,这个域名由三部分组成:协议名、域名、端口号,这里端口是默认所以隐藏。除此之外URL还会包含一些路径、查询或其他片段,例如:http://www.tuicool.com/search?kw=%E4%。我们最常见的的协议是HTTP协议,除此之外还有加密的HTTPS协议、FTP协议等等。URL的中间部分为域名或者是IP,之后是端口号。通常端口号不常见是因为大部分都是使用默认端口,如HTTP默认端口80,HTTPS默认端口443。

二、缓存

HTTP缓存有多种规则,根据是否需要向服务器重新发起请求来分类,将其分为强制缓存,对比缓存。

强制缓存:判断HTTP首部字段:Expires 和 cache-control。

Expires是一个绝对时间,即服务器时间。浏览器检查当前时间,如果还没到失效时间就直接使用缓存文件。但是该方法存在一个问题:服务器时间与客户端时间可能不一致

cache-control中的max-age保存了一个相对时间。例如Cache-Control: max-age = 484200,表示浏览器收到文件后,缓存在484200s内有效。 如果同时存在cache-control和Expires,浏览器总是优先使用cache-control。

对比缓存:通过HTTP的 last-modified(最新-改进),Etag字段进行判断。

last-modified 表示请求的URL(资源)最后一次更新的时间。下一次浏览器请求资源时就发送if-modified-since字段。服务器用本地Last-modified时间与if-modified-since时间比较,如果不一致则认为缓存已过期并返回新资源给浏览器;如果时间一致则发送304状态码,让浏览器继续使用缓存。

Etag:资源的实体标识(哈希字符串),当资源内容更新时,Etag会改变。服务器会判断Etag是否发生变化,如果变化则返回新资源,否则返回304。


image.png
三、DNS域名解析

DNS域名解析(域名解析),DNS实际上是一个域名和IP对应的数据库。

IP地址往都难以记住,但机器间互相只认IP地址,于是人们发明了域名,让域名与IP地址之间一一对应,它们之间的转换工作称为域名解析,域名解析需要由专门的域名解析服务器来完成,整个过程是自动进行的。

首先浏览器先检查本地hosts文件是否有这个网址映射关系,如果有就调用这个IP地址映射,完成域名解析。
如果没找到则会查找本地DNS解析器缓存,如果找到则返回。
如果还是没有找到则会查找本地DNS服务器,如果找到则返回。

最后迭代查询,按根域服务器库(.com,.cn,.vip,.top...)->顶级域(.com),然后根据顶级域(.com)->第二层域子域(baidu.com),最后根据baidu.com的域名找到相应的IP,返回给浏览器。

四、TCP连接

在通过上一步的DNS域名解析后,获取到了服务器的IP地址后,便会开始建立一次连接,这是由TCP协议完成的,主要通过三次握手进行连接。

第一次握手: 建立连接时,客户端发送syn包(syn=j)到服务器,并进入等待服务器确认的状态;

第二次握手: 服务器收到syn包,必须确认客户端的syn(ack=j+1),同时自己根据syn生成一个ACK包,此时服务器进入等待状态;

第三次握手: 客户端收到服务器的ACK包,向服务器发送确认,此包发送完毕,客户端和服务器进入ESTABLISHED(TCP连接成功)状态,完成三次握手。

五、浏览器向服务器发送HTTP请求

完整的HTTP请求包含请求起始行、请求主体和请求头部三部分。


image.png
六、浏览器接收响应

服务器在收到浏览器发送的HTTP请求之后,会将收到的HTTP报文封装成HTTP的Request对象,并通过不同的Web服务器进行处理,处理完的结果以HTTP的Response对象返回,主要包括状态码,响应头,响应报文三个部分。

状态码:

1:信息性状态码
100 (继续) 请求者应当继续提出请求。
101 (切换协议) 请求者已要求服务器切换协议,服务器已确认并准备切换。
2:成功状态码
200:OK 请求正常处理
204:No Content 请求处理成功,但没有资源可返回
206:Partial Content 对资源的某一部分的请求
3:重定向状态码
301:Moved Permanently 永久重定向
302:Found 临时重定向
4:客户端错误状态码
400:Bad Request 请求报文中存在语法错误
403:Forbidden 访问被拒绝
404:Not Found 无法找到请求资源
5:服务器错误状态码
500:Internal Server Error 服务器端在执行时发生错误
503:Service Unavailable 服务器处于超负载或者正在进行停机维护

响应报文:


image.png
七、页面渲染

浏览器按顺序解析html文件,构建DOM树,在解析到外部的css和js文件时,向服务器发起请求下载资源,若是下载css文件,则解析器会在下载的同时继续解析后面的html来构建DOM树;若在下载js文件,解析器会停止对html的解析,这就出现了js阻塞问题。

预加载器

当浏览器被脚本文件阻塞时,预加载器(一个轻量级的解析器)会继续解析后面的html,寻找需要下载的资源。如果发现有需要下载的资源,预加载器在开始接收这些资源。预加载器只能检索HTML标签中的URL,无法检测到使用脚本添加的URL,这些资源要等脚本代码执行时才会获取。

八、关闭TCP连接或继续保持连接

通过四次挥手关闭连接

image.png

第一次握手是浏览器发完数据,然后发送FIN请求断开连接。
第二次握手是服务器向客户端发送ACK,表示同意。
第三次握手是服务器可能还有数据向浏览器发送,所以向浏览器发送ACK同时也发送FIN请求,是第三次握手。
第四次握手是浏览器接受返回的ACK,表示数据传输完成。

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