浏览器知识点整理（六）导航流程

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前言

了解了浏览器的 导航流程，就可以来回答 从输入 url 按下回车到页面展示的过程中发生了什么？ 这道经典问题的前半部分了，即 从用户发出 URL 请求到页面开始解析的这个过程，也就是 网络请求部分。

我们知道，现在的 Chrome 浏览器是 多进程架构，上面的这道经典问题涉及到的进程有浏览器进程、网络进程和渲染进程，先来简单回顾一下这三个进程的主要职责：

  • 浏览器进程：主要负责页面显示、用户交互、子进程管理、文件存储等功能。
  • 网络进程：主要为浏览器进程和渲染进程提供网络请求资源功能。
  • 渲染进程：核心任务是将 HTML、CSS 和 JavaScript 转换为用户可以与之交互的网页。

接下来就 来看看浏览器是怎么通过进程之间的协作来完成网络请求的功能吧！

用户输入

流程从用户在地址栏输入查询关键字开始：

  • 用户在地址栏输入关键字，浏览器进程 会判断是请求 url 还是搜索内容
    • 如果是搜索内容，则浏览器会使用默认的搜索引擎，合成带有搜索内容的 url
    • 如果是请求的 url，则根据规则判断是否完整，不完整则根据规则合成完整的 url
  • 按下回车，浏览器进入加载状态
    • 在流程继续之前，浏览器还有一个 beforeunload 事件可以执行，该事件可以做一些数据清理操作，还可以中断流程，取消导航；
    • 如果没有 beforeunload 事件或同意继续后续的操作，则流程继续，浏览器进入加载状态；
    • 但页面还是之前的内容，要到 提交文档 阶段才会被替换新的内容。

例如，下图原来的页面是 https://www.npmjs.com/package/egg 的内容，我在搜索框输入 https://www.npmjs.com/package/koa 后按下回车，浏览器便进入了加载状态（左上角的图标开始转圈圈、左下角说正在等待响应），但是页面还是之前 egg 的内容。

image.png

  • 接下来是进入 网络资源请求过程，浏览器进程 通过进程间通信（IPC）把 url 请求交给 网络进程。

网络资源请求

查找缓存

上面 浏览器进程 已经把 url请求的活交给了 网络进程，那么接下来具体的请求流程是怎么样的呢？

网络进程并不会直接发起网络请求，因为 没有请求的请求，才是最快的请求。

  • 按照 浏览器缓存策略，网络进程会去检查该资源 是否允许缓存（Cache-Control），是否在本地缓存了该资源（缓存位置依次查找）
  • 如果有缓存资源则网络进程直接返回资源给浏览器进程，网络请求结束
  • 如果没有找到资源或者需要验证资源是否有效，则会 真正进入网络请求流程

缓存是一个大课题，会在后面性能优化的章节再详细整理。

DNS 解析

网络请求的 第一步是要拿到请求的服务器 IP 地址，因为 网络请求过程归根结底是一个计算机向另一个计算机请求资源，需要通过 IP 地址建立连接的。

一般情况下，用户看到的用到的是 域名，是一串用 . 分隔的多个单词，像掘金是 juejin.cn、淘宝是 www.taobao.com、百度是 www.baidu.com，这个域名是极其重要的，它是一个网站的入口，可以说是拥有了一个好域名就拥有了一个好梦想。听说 FACEBOOK 一开始的域名是 thefacebook.com，后来融资了才花 20 万美金买回 facebook.com 的域名，要是穿越回到过去，屯一波域名都可以成为亿万富翁，哈哈。

回到正题，一个域名可以对应多个 IP 地址，它可以是源服务器的 IP 地址，也可以是 CDN 分发的 IP 地址，还可以是迁移服务器时的一些临时 IP 地址，我们可以用域名系统做很多有趣的事情。

为了拿到正确的 IP 地址，它有一套自己的解析系统，这个系统就是 DNS 系统，如果想更多的了解 DNS 系统，可以去看我之前写过的 DNS域名系统有哪些门道？ 。

那么接下来继续 网络请求流程：

  • 如果用户输入的就是 IP 地址，则直接进入 TCP 连接阶段
  • 如果用户输入的是域名，则需要进行 DNS 解析，得到服务器的 IP 地址再建立 TCP 连接
    • DNS 也是有缓存的，它的缓存查找过程是浏览器缓存->操作系统缓存->Hosts文件->非权威域名服务器 -> 根域名服务器 -> 顶级域名服务器 -> 权威域名服务器

TCP 连接

网络进程拿到 IP 地址之后则进入 TCP 连接阶段。

  • 请求进入 TCP 队列，单个域名是有 TCP 连接限制（最多6个）的，超出限制需要排队。
  • 浏览器和服务端通过三次握手建立 TCP 连接
    • 客户端向服务端发送连接请求报文
    • 服务端收到连接请求报文段后，如果同意连接，则会发送一个应答
    • 当客户端收到连接同意的应答后，要向服务端发送一个确认报文
  • 如果请求协议是 HTTPS，TCP 连接后还要建立 TLS 连接（安全地交换对称密钥）

发出 HTTP 请求

建立连接后，网络进程正式发出 HTTP 请求。

  • 浏览器端会构建请求行、请求头等信息，并把和该域名相关的 Cookie 等数据附加到请求头中，然后向服务器发送请求信息
    • 请求行简要地描述了客户端想要如何操作服务器端的资源，由请求方法、请求目标、版本号三部分构成
    • 头部字段是 key-value 的形式， key 和 value 之间用 : 分隔，用 CRLF 换行，表示字段结束。

服务器响应返回数据

  • 服务器接收到请求信息后，会根据请求信息 生成响应数据返回（包括响应行、响应头和响应体等信息）
    • 状态行代表服务器响应的状态，同样由三部分构成：版本号、状态码、原因
  • 服务器返回信息给网络进程，网络进程接收后开始解析：
    • 解析响应头：
      • 如果发现返回状态码是 301 或 302，则说明服务器需要浏览器 重定向 到其他 url，网络进程会从响应头的 Location 字段里面读取重定向的地址，然后再发起新的网络请求；
      • 如果状态码是 200，那么表示浏览器可以继续处理该请求。
    • 解析响应数据类型：通过 Content-Type 头字段区分数据类型。
      • 如果 Content-Type 字段的值被浏览器判断为下载类型，那么该请求会被提交给浏览器的下载管理器，同时该 url 请求的导航流程就此结束
      • 如果是 HTML 类型，那么浏览器则会继续进行导航流程；

网络请求拿到 HTML 类型的数据后继续导航流程，由于 Chrome 的页面渲染是运行在渲染进程中的，所以接下来就需要准备 渲染进程 了。

准备渲染进程

  • 默认情况下，Chrome 会为每个页面分配一个渲染进程
    • 通常情况下，打开新的页面都会使用单独的渲染进程；
    • 但是如果从 A 页面打开 B 页面，且 A 和 B 都属于同一站点（拥有相同的协议和根域名）的话，那么 B 页面会复用 A 页面的渲染进程；如果是其他情况，浏览器进程则会为 B 创建一个新的渲染进程。
  • 渲染进程准备好之后，还不能立即进入文档解析状态，因为此时的文档数据还在 网络进程 中，并没有提交给渲染进程，所以下一步就进入了 提交文档 阶段。

提交文档

提交文档，就是指浏览器进程将网络进程接收到的 HTML 数据提交给渲染进程。

具体流程是：

  • 首先当 浏览器进程 接收到 网络进程 的响应数据之后，便向 渲染进程 发起“提交文档”的消息；
  • 渲染进程 接收到“提交文档”的消息后，会 和网络进程建立传输数据的“管道”；
  • 等文档数据传输完成之后，渲染进程会返回“确认提交”的消息给浏览器进程；
  • 浏览器进程 在收到“确认提交”的消息后，会更新浏览器界面状态，包括了安全状态、地址栏的 url、前进后退的历史状态，并更新 Web 页面。

这也解释了为什么在浏览器的地址栏里面输入了一个地址后，之前的页面没有立马消失，而是要加载一会儿才会更新页面。

进入渲染阶段

提交文档后，渲染进程 便开始页面解析和子资源加载了。

一旦页面生成完成，渲染进程 会发送一个消息给 浏览器进程，浏览器接收到消息后，会停止标签图标上的加载动画。

导航流程总结

以上就是 从用户发出 URL 请求到页面开始解析的过程 即 导航流程 了。

简而言之，就是下面这样的流程：

  • 浏览器进程把用户输入的 url 组装成完整的 url 后交给网络进程；
  • 网络进程通过 DNS 解析拿到 IP 地址与服务端建立 TCP 连接，然后发出 HTTP 请求，在收到服务端响应返回的数据后开始解析处理；
  • 网络进程收到 HTML 类型的数据后，通过提交文档把数据提交给渲染进程，准备进入页面渲染阶段。

渲染阶段 中浏览器具体做了什么将在下一篇文章中整理输出，敬请关注。

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