下面从一张图来了解从输入 URL 到页面展示的完成流程。
从图中可以看出,整个过程需要各个进程之间的配合,先回顾下浏览器进程、渲染进程和网络进程的主要职责:
- 浏览器进程主要负责用户交互、子进程管理和文件储存等功能。
- 网络进程是面向渲染进程和浏览器进程等提供网络下载功能。
- 渲染进程的主要职责是把从网络下载的 HTML、JavaScript、CSS、图片等资源解析为可以显示和交互的页面。
因为渲染进程所有的内容都是通过网络获取的,会存在一些恶意代码利用浏览器漏洞对系统进行攻击,所以运行在渲染进程里面的代码是不被信任的。这也是为什么 Chrome 会让渲染进程运行在安全沙箱里,就是为了保证系统的安全。
结合上图来看下这个完整的流程,可以看出,整个流程包含了许多步骤,这个过程可以大致描述为如下:
- 首先,浏览器进程接收到用户输入的 URL 请求,浏览器进程便将该 URL 转发给网络进程。
- 然后,在网络进程中发起真正的 URL 请求。
- 接着网络进程接收到了响应头数据,便解析响应头数据,并将数据转发给浏览器进程。
- 浏览器进程接收到网络进程的响应头数据之后,发送
提交导航 (CommitNavigation)消息到渲染进程。 - 渲染进程接收到"提交导航"的消息之后,便开始准备接收 HTML 数据,接收数据的方式是直接和网络进程建立数据管道。
- 最后渲染进程会向浏览器进程"确认提交",这是告诉浏览器进程:"已经准备好接受和解析页面数据了"。
- 浏览器进程接收到渲染进程"提交文档"的消息之后,便开始移除之前旧的文档,然后更新浏览器进程中的页面状态。
这其中,**用户发出 URL 请求到页面开始解析的这个过程,就叫做导航。
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用户输入
当用户在地址栏中输入一个查询关键字时,地址栏会判断输入的关键字是搜索内容,还是请求的 URL。
- 如果是搜索内容,地址栏会使用浏览器默认的搜索引擎,来合成新的带搜索关键字的 URL。
- 如果判断输入内容符合 URL 规则,比如输入的是 time.geekbang.org,那么地址栏会根据规则,把这段内容加上协议,合成为完整的 URL,如:time.geekbang.org 。
当用户输入关键字并键入回车之后,这意味着当前页面即将要被替换成新的页面,不过在这个流程继续之前,浏览器还给了当前页面一次执行 beforeunload 事件的机会,beforeunload 事件允许页面在退出之前执行一些数据清理操作,还可以询问用户是否要离开当前页面,比如当前页面可能有未提交完成的表单等情况,因此用户可以通过 beforeunload 事件来取消导航,让浏览器不再执行任何后续工作。
此时浏览器会进入如下图所示的状态:
从图中可以看出,当浏览器刚开始加载一个地址之后,标签页上的图标便进入了加载状态。但此时图中页面显示的依然是之前打开的页面内容,并没立即替换为极客时间的页面。因为需要等待提交文档阶段,页面内容才会被替换。
URL 请求过程
浏览器进程会通过进程间通信(IPC)把 URL 请求发送至网络进程,网络进程接收到 URL 请求后,会在这里发起真正的 URL 请求流程,具体过程可以参考详解http的请求流程。
服务器接收到请求信息后,会根据请求信息生成响应数据(包括响应行、响应头和响应体等信息),并发给网络进程。等网络进程接收了响应行和响应头之后,就开始解析响应头的内容了。
重定向
在接收到服务器返回的响应头后,网络进程开始解析响应头,如果发现返回的状态码是 301 或者 302,那么说明服务器需要浏览器重定向到其他 URL。这时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 HTTP 或者 HTTPS 请求,一切又重头开始了。
响应数据类型处理
URL 请求的数据类型,有时候是一个下载类型,有时候是正常的 HTML 页面,那么浏览器是如何区分它们呢?
答案是 Content-Type。Content-Type 是 HTTP 头中一个非常重要的字段, 它告诉浏览器服务器返回的响应体数据是什么类型,然后浏览器会根据 Content-Type 的值来决定如何显示响应体的内容。
一般访问一个网页,响应头中的 Content-type 字段的值是 text/html,这就是告诉浏览器,服务器返回的数据是 HTML 格式。
如果访问一个下载文件,响应头中的 Content-type 字段的值是 application/octet-stream,显示数据是字节流类型的,通常情况下,浏览器会按照下载类型来处理该请求。
需要注意的是,如果服务器配置 Content-Type 不正确,比如将 text/html 类型配置成 application/octet-stream 类型,那么浏览器可能会曲解文件内容,比如会将一个本来是用来展示的页面,变成了一个下载文件。
所以,不同 Content-Type 的后续处理流程也截然不同。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。但如果是 HTML,那么浏览器则会继续进行导航流程。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,也就是说,每打开一个新页面就会配套创建一个新的渲染进程。但是,也有一些例外,在某些情况下,浏览器会让多个页面直接运行在同一个渲染进程中。
打开一个新页面采用的渲染进程策略就是:
- 通常情况下,打开新的页面都会使用单独的渲染进程;
- 如果从 A 页面打开 B 页面,且 A 和 B 都属于同一站点的话,那么 B 页面复用 A 页面的渲染进程;
什么是同一站点(same-site)?具体地讲,我们将"同一站点"定义为根域名(例如,geekbang.org)加上协议(例如,https:// 或者 http:// ), 还包含了该根域名下的所有子域名和不同的端口。
提交文档
所谓提交文档,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,具体流程是这样的:
- 首先当浏览器进程接收到网络进程的响应头数据之后,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。 其中,当渲染进程确认提交之后,更新内容如下图所示:
这也就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。
渲染阶段
一旦文档被提交,渲染进程便开始页面解析和子资源加载了,这是很复杂的过程,后面的文章会介绍。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。
至此,一个完整的页面就生成了。这就是导航流程。
导航流程很重要,它是网络加载流程和渲染流程之间的一座桥梁,如果理解了导航流程,那么就能完整串起来整个页面显示流程,这对于理解浏览器的工作原理起到了点睛的作用。
- 网络加载流程:利用http/tcp向服务器发送请求
- 导航流程:利用浏览器主进程,网络进程,渲染进程之间的协同为渲染流程做准备
- 渲染流程:把获取的数据进行渲染成真实的页面