计算机网络面试题—从输入URL到页面展示发生了什么？

Cyan_RA9
87 阅读7分钟

Author : Cyan_RA9
Source : 【卡码笔记】网站
Question : 从输入URL到页面展示发生了什么？（以服务器端采用“传统Servlet容器” 或 “基于Servlet的框架“，且支持HTTP协议的场景为例）

【简要回答】

  1. URL解析：
    浏览器从URL中解析出主机名（如www.baidu.com）。
  2. DNS查询：
    浏览器先查询本机hosts文件，若未找到则转向外网DNS服务器查询。
  3. 建立TCP连接：
    浏览器与服务器通过三次握手建立TCP连接。
  4. 发送HTTP请求：
    浏览器通过TCP连接向Tomcat发送HTTP请求。
  5. Tomcat处理请求：
    Tomcat查询web.xml配置文件，找到对应的Servlet并调用其service()方法。
  6. Servlet处理请求：
    Servlet实例处理请求，生成响应数据并返回给Tomcat。
  7. 返回HTTP响应：
    Tomcat将响应数据打包成HTTP响应，通过TCP连接返回给浏览器。
  8. 浏览器渲染页面：
    浏览器解析HTTP响应，渲染HTML、CSS和JavaScript，并最终展示页面。

【详细回答】

  1. URL解析：
    • 过程： 浏览器从URL中解析出主机名（如 www.baidu.com）；浏览器还会解析出协议（如http 或 https）、端口号（如80 或 443）和路径（如/index.html）。
    • 作用： 确定请求的 目标服务器 和 资源位置。
  2. DNS查询：
    • 过程：
      ① 浏览器检查本机hosts文件（路径为C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts），查找主机名对应的IP地址。
      ② 如果hosts文件中未找到，浏览器向本地DNS服务器发送查询请求。
      ③ 本地DNS服务器依次向根DNS服务器、顶级域名服务器和权威DNS服务器查询，最终获取IP地址。如果DNS查询失败，浏览器会提示“找不到网站”（如DNS_PROBE_FINISHED_NXDOMAIN）。
    • 作用： 将主机名解析为IP地址，以便浏览器与服务器建立连接。
  3. 建立TCP连接：
    • 三次握手：
      ① 浏览器向服务器发送SYN报文，请求建立连接。
      ② 服务器回复SYN-ACK报文，表示同意建立连接。
      ③ 浏览器回复ACK报文，表示连接已建立。
    • TLS握手（HTTPS）： 如果使用HTTPS协议，浏览器和服务器还会进行TLS握手，协商加密算法并交换密钥。
    • 作用： 建立可靠的、面向连接的通信通道，确保数据可靠传输。
  4. 发送HTTP请求：
    • 过程：
      ①浏览器通过已建立的TCP连接发送HTTP请求。
      ②HTTP请求包括：
      • 请求行：如GET /index.html HTTP/1.1。
      • 请求头：如Host: www.baidu.com、User-Agent: Mozilla/5.0。
      • 请求体：如POST请求中的表单数据。
    • 作用： 向服务器请求指定的资源。
  5. Tomcat处理请求：
    • 接收请求：
      Tomcat通过TCP连接接收来自浏览器的HTTP请求。
    • 查询web.xml：
      • Tomcat查询web.xml配置文件，查看请求的资源是否在<servlet-mapping>的url-pattern配置中。
      • 如果找到对应的url-pattern，则获取<servlet-name>。
    • 查找Servlet实例：
      • Tomcat维护了两个HashMap容器：
        ① HashMap<id, Servlet>：以<servlet-name>为键，存储Servlet实例。
        ② HashMap<url-pattern, servlet-name>：以<url-pattern>为键，存储<servlet-name>。
      • 如果未找到对应的Servlet实例，Tomcat根据<servlet-name>获取<servlet-class>中的全类名，通过反射技术实例化Servlet，并调用 init()方法 完成初始化。
    • 调用 service() 方法：
      • Tomcat调用Servlet的 service()方法，处理请求并生成响应数据。
    • 作用：
      处理请求并生成响应数据。
  6. Servlet处理请求：
    • 创建请求和响应对象：
      Tomcat为每次请求创建一个新的 HttpServletRequest 对象和一个新的 HttpServletResponse 对象。
    • 调用service()方法：
      Servlet的 service()方法 根据请求方式（如GET 或 POST）调用 doGet() 或 doPost() 方法。
    • 生成响应数据：
      Servlet将处理结果写入HttpServletResponse对象中。
    • PS：
      Servlet是单例的，但 service()方法 是多线程的，因此需要注意线程安全问题。
    • 作用：
      处理请求并生成响应数据。
  7. 返回HTTP响应：
    • Tomcat将 HttpServletResponse 对象中的内容打包成HTTP响应。
    • HTTP响应包括：
      • 状态行：如HTTP/1.1 200 OK。
      • 响应头：如Content-Type: text/html、Content-Length: 1024。
      • 响应体：如HTML内容。
    • Tomcat通过TCP连接将HTTP响应返回给浏览器。
    • 作用：将处理结果返回给浏览器。
  8. 浏览器渲染页面：
    • 解析HTML：
      浏览器解析HTML文档，构建DOM树。
    • 解析CSS：
      浏览器解析CSS文件，构建CSSOM树。
    • 执行JavaScript：
      浏览器执行JavaScript代码，可能会修改DOM树和CSSOM树。
    • 构建渲染树：
      浏览器将DOM树和CSSOM树合并为渲染树。
    • 布局和绘制： 浏览器根据渲染树计算布局，并将页面内容绘制到屏幕上。
    • PS：
      浏览器对静态Web资源（html,css,js,图片等）的请求实际是由Tomcat的DefaultServlet来完成的， 当其他的url-pattern都匹配不上时，Tomcat就通过DefaultServlet来拦截到其它静态资源。
    • 作用：
      将HTTP响应中的内容渲染为可视化的页面。

【知识拓展】

HTTP的概念

  • HTTP：全称HyperTextTransferProtocol，指超文本传输协议；HTTP是互联网上应用广泛的一种网络协议。HTTP 是TCP/IP协议栈的一个应用层协议，是工作在TCP/IP协议（网络传输协议）基础上的，所有的WWW文件都遵守这个标准。其中，HTTP1.0短连接，HTTP1.1长连接。

HTTP1.0短连接 和 HTTP1.1长连接 的区别

  • HTTP/1.0短连接：
    • 定义：
      在HTTP/1.0中，默认情况下，每次HTTP请求完成后会关闭TCP连接。
    • 过程：
      ① 浏览器与服务器通过三次握手建立TCP连接。
      ② 浏览器发送HTTP请求，服务器返回HTTP响应。
      ③ 服务器关闭TCP连接。
    • 缺点：
      ① 性能开销大：每次请求都需要建立和关闭TCP连接，增加了延迟和资源消耗。
      ② 不适合频繁请求：对于需要多次请求的页面（如加载多个资源），性能较差。
  • HTTP/1.1长连接：
    • 定义：
      在HTTP/1.1中，默认使用长连接（Connection: keep-alive），允许在同一个TCP连接上发送多个HTTP请求和响应。
    • 过程：
      ① 浏览器与服务器通过三次握手建立TCP连接。
      ② 浏览器发送多个HTTP请求，服务器返回多个HTTP响应。
      ③ 当连接空闲一段时间后，服务器或浏览器会关闭TCP连接。
    • 优点：
      ① 减少连接开销：复用TCP连接，减少了建立和关闭连接的开销。
      ② 提高性能：适合需要多次请求的页面（如加载多个资源）。
    • 缺点：
      连接管理复杂：需要处理连接的复用和超时关闭。

HTTPS 和 HTTP 的区别

  • HTTP：
    • 定义：
      HTTP（HyperText Transfer Protocol）是应用层协议，用于在浏览器和服务器之间传输超文本（如HTML、CSS、JavaScript等）。
    • 特点：
      ① 明文传输：数据以明文形式传输，容易被窃听或篡改。
      ② 无加密：不提供数据加密和身份验证。
      ③ 默认端口：80。
  • HTTPS：
    • 定义：
      HTTPS（HyperText Transfer Protocol Secure）是HTTP的安全版本，通过 TLS/SSL 协议对数据进行加密和身份验证。
    • 特点：
      ① 加密传输：数据通过 TLS/SSL 协议加密，防止窃听和篡改。
      ② 身份验证：通过数字证书验证服务器身份，防止中间人攻击。
      ③ 默认端口：443。
    • 工作原理：
      1. TLS（Transport Layer Security）握手：
        ① 客户端（浏览器）向服务器发送ClientHello消息，包含支持的TLS版本和加密算法。
        ② 服务器回复ServerHello消息，选择TLS版本和加密算法，并发送数字证书。
        ③ 客户端验证证书，生成会话密钥，并使用服务器的公钥加密后发送给服务器。
        ④ 服务器使用私钥解密会话密钥，双方开始加密通信。
      2. 加密通信：
        客户端和服务器端使用 会话密钥 加密和解密数据。
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