浏览器工作原理

简要

  1. 输入域名,浏览器做简单的筛选判断
    1. 默认为http协议,https的话需要手动输入
  2. DNS查询,获取IP地址
    1. 先查自己内存里的DNS Cache
    2. 再查本地硬盘里的host文件
    3. 查询DNS服务
  3. 建立TCP/IP连接
  4. 发送HTTP请求
  5. 服务器处理
  6. 浏览器收到返回,解析展示

一、DNS域名解析

我们在浏览器输入网址,其实就是要向服务器请求我们想要的页面内容,所有浏览器首先要确认的是域名所对应的服务器在哪里。将域名解析成对应的服务器IP地址这项工作,是由DNS服务器来完成的。

客户端收到你输入的域名地址后,它首先去找本地的hosts文件,检查在该文件中是否有相应的域名、IP对应关系,如果有,则向其IP地址发送请求,如果没有,再去找DNS服务器。一般用户很少去编辑修改hosts文件。

浏览器客户端向本地DNS服务器发送一个含有域名http://www.cnblogs.com的DNS查询报文。本地DNS服务器把查询报文转发到根DNS服务器,根DNS服务器注意到其com后缀,于是向本地DNS服务器返回comDNS服务器的IP地址。本地DNS服务器再次向comDNS服务器发送查询请求,comDNS服务器注意到其http://www.cnblogs.com后缀并用负责该域名的权威DNS服务器的IP地址作为回应。最后,本地DNS服务器将含有http://www.cnblogs.com的IP地址的响应报文发送给客户端。

从客户端到本地服务器属于递归查询,而DNS服务器之间的交互属于迭代查询。 正常情况下,本地DNS服务器的缓存中已有comDNS服务器的地址,因此请求根域名服务器这一步不是必需的。

二、建立TCP链接

费了一顿周折终于拿到服务器IP了,下一步自然就是链接到该服务器。对于客户端与服务器的TCP链接,必然要说的就是『三次握手』。

客户端发送一个带有SYN标志的数据包给服务端,服务端收到后,回传一个带有SYN/ACK标志的数据包以示传达确认信息,最后客户端再回传一个带ACK标志的数据包,代表握手结束,连接成功。

上图也可以这么理解:

客户端:“你好,在家不,有你快递。”

服务端:“在的,送来就行。”

客户端:“好嘞。”

三、发送HTTP请求

与服务器建立了连接后,就可以向服务器发起请求了。这里我们先看下请求报文的结构(如下图):

在浏览器中查看报文首部(以google浏览器为例):

请求行包括请求方法、URI、HTTP版本。首部字段传递重要信息,包括请求首部字段、通用首部字段和实体首部字段。我们可以从报文中看到发出的请求的具体信息。具体每个首部字段的作用,这里不做过多阐述。

四、服务器处理请求

服务器端收到请求后的由web服务器(准确说应该是http服务器)处理请求,诸如Apache、Ngnix、IIS等。web服务器解析用户请求,知道了需要调度哪些资源文件,再通过相应的这些资源文件处理用户请求和参数,并调用数据库信息,最后将结果通过web服务器返回给浏览器客户端。

五、返回响应结果

在HTTP里,有请求就会有响应,哪怕是错误信息。这里我们同样看下响应报文的组成结构:

在响应结果中都会有个一个HTTP状态码,比如我们熟知的200、301、404、500等。通过这个状态码我们可以知道服务器端的处理是否正常,并能了解具体的错误。

状态码由3位数字和原因短语组成。根据首位数字,状态码可以分为五类:

六、关闭TCP连接

为了避免服务器与客户端双方的资源占用和损耗,当双方没有请求或响应传递时,任意一方都可以发起关闭请求。与创建TCP连接的3次握手类似,关闭TCP连接,需要4次握手。

上图可以这么理解:

客户端:“兄弟,我这边没数据要传了,咱关闭连接吧。”

服务端:“收到,我看看我这边有木有数据了。”

服务端:“兄弟,我这边也没数据要传你了,咱可以关闭连接了。”

客户端:“好嘞。”

七、浏览器解析HTML

准确地说,浏览器需要加载解析的不仅仅是HTML,还包括CSS、JS。以及还要加载图片、视频等其他媒体资源。

浏览器通过解析HTML,生成DOM树,解析CSS,生成CSS规则树,然后通过DOM树和CSS规则树生成渲染树。渲染树与DOM树不同,渲染树中并没有head、display为none等不必显示的节点。

要注意的是,浏览器的解析过程并非是串连进行的,比如在解析CSS的同时,可以继续加载解析HTML,但在解析执行JS脚本时,会停止解析后续HTML,这就会出现阻塞问题,关于JS阻塞相关问题,这里不过多阐述,后面会单独开篇讲解。

八、浏览器布局渲染

根据渲染树布局,计算CSS样式,即每个节点在页面中的大小和位置等几何信息。HTML默认是流式布局的,CSS和js会打破这种布局,改变DOM的外观样式以及大小和位置。这时就要提到两个重要概念:replaint和reflow。

replaint:屏幕的一部分重画,不影响整体布局,比如某个CSS的背景色变了,但元素的几何尺寸和位置不变。

reflow: 意味着元件的几何尺寸变了,我们需要重新验证并计算渲染树。是渲染树的一部分或全部发生了变化。这就是Reflow,或是Layout。 所以我们应该尽量减少reflow和replaint,我想这也是为什么现在很少有用table布局的原因之一。

最后浏览器绘制各个节点,将页面展示给用户。

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