浏览器：导航流程-输入URL到页面展示，中间发生了什么(http)

浏览器输入URL到⻚面展示完整流程主要涉及到：浏览器进程、网络进程和渲染进程。其中…

一、概述

导航流程负责从输入URL到浏览器进程提交文档给渲染进程。渲染流程则负责HTML、CSS和JavaScript绘制成页面

图：从输入URL到⻚面展示完整流程示意图

如上所示，导航流程涉及到浏览器进程和网络进程，渲染流程涉及到渲染进程：

导航流程
- 浏览器进程：主要负责用戶交互、子进程管理和文件储存等功能
- 网络进程：发起HTTP请求流程为渲染进程和浏览器进程等提供网络下载功能
渲染进程：把从网络下载的HTML、JavaScript、CSS、图片等资源，通过渲染流程解析为可显示和交互的⻚面

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。Chrome会让渲染进程运行在安全沙箱里保证系统的安全。计算机网络安全 | Cloud_Notes

二、详述`导航流程`&`渲染流程`

整个流程如下：

用户输入地址
URL请求流程
- 查缓存
- HTTP请求流程: 网络进程: HTTP请求流程 | Blog
  - DNS解析
  - TCP连接 和 TLS连接
  - 浏览器端发起HTTP请求和服务器端处理HTTP请求
  - 断开TCP连接(长连接待tab页关闭，自动断开TCP连接)
准备渲染进程
提交文档
渲染阶段: HTML Parse、Recalculate Style、Layout、Update Layer Tree、Paint、Composite Layers、显示

1、用户`输入地址`

浏览器进程判断输入的关键字是搜索内容，还是请求的URL

搜索内容：将其组装进默认搜索引擎的URL中进行搜索
正则符合URL规则：构建 URL 请求并通过 IPC 通信将请求交给网络进程。从历史记录、书签等，找到已经输入的字符串可能对应的 url，给出智能提示，让你可以补全url地址

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 https://time.geekbang.org

当浏览器刚开始加载一个地址 time.geekbang.org后，标签⻚上的图标便进入加载状态。但此时当前⻚面并没立即替换为极客时间的⻚面，显示的仍然是之前打开的⻚面内容。因为需要等待提交文档阶段，⻚面内容才会被替换

2、`URL请求流程`

浏览器进程通过进程间通信(IPC)把URL请求发送至网络进程，网络进程接收到URL请求发起真正的URL请求流程。

查缓存：网络进程查找本地缓存是否缓存了该资源，有则直接返回资源给浏览器进程。无则进入网络请求(HTTP请求)流程
网络请求(HTTP请求)流程
- DNS解析：获取请求域名的服务器IP地址和端口
- TCP连接和TLS连接
  - 请求协议是HTTPS，还需要建立TLS连接
  - 利用IP地址和服务器建立TCP连接，该过程可能会等待 TCP 队列
- 发起构建请求：浏览器端构建请求行、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，向服务器发送构建的请求信息
- 服务器处理请求且响应：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
- 网络进程解析响应头：网络进程接收了响应行和响应头后，开始解析响应头的内容了。(为了方便讲述，下面将服务器返回的响应头和响应行统称为响应头)
  - 根据状态码做不同反应，400、500通知浏览器进程报错，301、302进入重定向，304缓存，200则正常
  - 如果正常或者缓存，则进一步查看 Content-type，针对不同的content-type，做不同的处理。ex：application/octet-stream 交给下载管理器处理，text/html 就通知浏览器进程准备渲染进程

2.1 DNS解析

DNS解析过程是寻找浏览器"所需资源"对应机器的过程。当在浏览器中输入地址 http://www.baidu.com，但这不是百度网站真正意义上的地址。互联网上每一台计算机的唯一标识是它的IP地址，但IP地址不便记忆。所以互联网设计者在用户的方便性与可用性方面做一个权衡，做了一个网址到IP地址的转换，这个过程就是DNS解析。而这个所谓的网址也就是域名

DNS服务器分为3个级别: 根级别DNS、顶级DNS、负责提供二级域名的DNS服务器IP地址

域名有三个部分,以zhuanlan.zhihu.com为例: com 是顶级域名, zhihu是二级域名, zhuanlan是三级域名(通常被称为子域名)

根级别DNS：负责提供各类顶级域名(如:com、cn、gov、deu等)对应的DNS服务器ip地址
顶级DNS：负责提供二级域名的DNS服务器IP地址。每一个顶级域名都有对应的DNS的服务器,通常由专门的机构公司来维护。
- 比如com由Verisign Global Registry Services公司维护,edu由Educause公司维护. 它们各自提供自家域名下的子域名（二级域名)的名称服务。
- 通常所说的"购买域名"就是向这些公司的数据库注册一条记录
权威DNS：负责提供三级域名对应的主机IP地址。由域名购买者搭建的，在购买域名时就要向注册机构提供,然后被录入到顶级DNS的数据库。现在的云主机服务商,都提供了托管权威DNS服务.

图: DNS查询解析过程

浏览器中输入www.qq.com域名，DNS查询解析过程：

(1) 查找浏览器缓存：浏览器一般会缓存DNS记录一段时间，不同浏览器的时间可能不一样，一般2-30分钟不等，浏览器去查找这些缓存，如果有缓存，直接返回IP，否则下一步
(2) 本地的hosts文件：操作系统检查本地的hosts文件是否有这个网址映射关系，有则调用这个IP地址映射，完成域名解析
(3) DNS缓存：hosts里无此网址映射关系，则查找本地DNS解析器缓存，有则直接返回，完成域名解析

DNS 缓存(DNS caching)即DNS解析器缓存，是操作系统维护的临时数据库，包含最近的网站和其他Internet域的访问记录。实际，DNS缓存是计算机为了快速响应而把已加载过的资源缓存起来，便于再次访问时可以直接快速引用的技术手段

(4) 本地DNS服务器：都没有相应的网址映射关系，则会找TCP/IP参数中设置的首选DNS服务器，即本地DNS服务器。若在本地配置区域资源中包含，则返回解析结果给客户机，完成域名解析，此解析具有权威性
(5) 本地DNS服务器缓存：本地DNS服务器服务器缓存包含此网址映射关系，则调用此IP地址映射，完成域名解析。查询的域名不由本地DNS服务器区域解析，则此解析不具有权威性
(6) 本地DNS服务器本地区域文件与缓存解析都失效，则根据本地DNS服务器的设置（是否设置转发器）查询
- 转发模式: 本地DNS服务器会把请求转发至上一级DNS服务器，由上一级服务器进行解析，上一级服务器若不能解析，则找根DNS或转请求转至上上级，以此循环
- 根提示：未用转发模式
  - 本地DNS就把请求发至13台根DNS，根DNS服务器收到请求后返回负责该顶级域名服务器的一个IP。
  - 本地DNS服务器收到IP信息，联系负责.com顶级域服务器。其收到请求后，若自己无法解析，则搜索二级域，二级域搜索三级域，直到找到需要解析的地址或名称，向本地DNS服务器发送回复消息。
  - 本地DNS服务器收到回复后存储在缓存中，然后发送解析结果给客户端

无论本地DNS服务器用转发或根提示，最后都把结果返回给本地DNS服务器，本地DNS服务器再返回给客户机。从客户端到本地DNS服务器是属于递归查询，而DNS服务器之间就是的交互查询就是迭代查询

局部DNS服务器自己不能回答客户机的DNS查询时，就需要向其他DNS服务器进行查询。DNS查询解析的两种方式：

1、递归查询解析：
如图所示。局部DNS服务器自己负责向其他DNS服务器进行查询，一般是先向该域名的根域服务器查询，再由根域名服务器一级级向下查询。最后得到的查询结果返回给局部DNS服务器，再由局部DNS服务器返回给客户端

图: 递归查询解析

2、迭代解析：
如图所示。局部DNS服务器不是自己向其他DNS服务器进行查询，而是把能解析该域名的其他DNS服务器的IP地址返回给客户端DNS程序，客户端DNS程序再继续向这些DNS服务器进行查询，直到得到查询结果为止。即，迭代解析只帮你找到相关的服务器而已，不会帮你去查

图: 迭代解析

2.2 TLS连接、TCP连接及断开连接

计算机网络协议模型 | Cloud_Notes

TLS是在SSL的基础上标准化的产物，目前SSL3.0与TLS1.0保持一致的，二者是并列关系，只是大家习惯称呼SSL

若为https协议，则需要先建立TLS连接

主机浏览器通过DNS解析得到了目标服务器的IP地址后，与服务器建立TCP连接

浏览器发送HTTP请求，服务器接受请求、处理请求、返回响应。然后根据Connection请求头，决定是直接断开TCP连接，还是等浏览器渲染完页面再断开连接:

如果是keep-alive服务器就保持住tcp连接
如果没有或是close则服务器response传输完后主动关闭tcp连接

现在浏览器都是http1.1都默认是keep-alive的，在浏览器tab关闭时，tcp连接关闭

2.3 网络进程: 浏览器端发送http请求

网络进程: HTTP请求流程 | Blog

建立了TCP连接之后，发起一个http请求。一个典型的 http request header 一般需要包括请求的方法，例如 GET 或者 POST 等，不常用的还有 PUT 和 DELETE 、HEAD、OPTION以及 TRACE 方法

2.4 网络进程: 服务端返回http响应

网络进程: HTTP请求流程 | Blog

服务器接受并处理完请求，返回 HTTP响应，一个响应报文格式基本等同于请求报文，由响应行、响应头、空行、实体组成

网络进程解析响应头-重定向
响应头返回的状态码是301或者302，意味着服务器需要浏览器重定向到其他URL。这时网络进程从响应头的Location字段读取重定向的地址，再发起新的HTTP或者HTTPS请求。即重复2.3和2.4的过程

3、浏览器进程：准备渲染进程

默认情况下，Chrome打开新的⻚面都会使用单独的渲染进程。但也有例外:

内部有iframe：会另外再划分出单独的渲染进程（站点隔离）
同一站点：如果从A⻚面打开B⻚面，且A和B都属于同一站点的话，那么B⻚面复用A⻚面的渲染进程。官方把这个默认策略叫process-per-site-instance

同一站点：表示根域名下的所有子域名和不同的端口。例如：https://time.geekbang.org、https://www.geekbang.org、https://www.geekbang.org:8080三个域名的协议都是HTTPS，而且根域名也都是geekbang.org

渲染进程准备好后，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

4、渲染进程：提交文档

这里的“文档”指URL请求的响应体数据

浏览器进程发出“提交文档”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（黑白名单、跨站攻击等）、地址栏的 URL、前进后退的历史状态，并更新 Web 页面

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，之前的⻚面没有立⻢消失，而是要加载一会儿才会更新⻚面

到此，导航阶段结束，之后进入渲染阶段

5、渲染阶段：浏览器解析渲染页面

页面渲染阶段 | Cloud_Notes

浏览器是一个边解析边渲染的过程。首先浏览器解析HTML文件构建DOM树，然后解析CSS文件构建渲染树，等到渲染树构建完成后，浏览器开始布局渲染树并将其绘制到屏幕上。过程比较复杂，涉及两个重要概念:reflow(回流)和repain(重绘)

DOM节点中的各个元素都是以盒模型的形式存在，这些都需要浏览器去计算其位置和大小等，这个过程称为relow;
当盒模型的位置,大小以及其他属性，如颜色,字体,等确定下来之后，浏览器便开始绘制内容，这个过程称为repain。

页面在首次加载时必然会经历reflow和repain。reflow和repain过程是非常消耗性能的，尤其是在移动设备上，它会破坏用户体验，有时会造成页面卡顿。所以我们应该尽可能少的减少reflow和repain

浏览器两种渲染方式:

Firefox使用Geoko——Mozilla自主研发的渲染引擎，Safari和Chrome都使用webkit

webkit的主要流程:

Geoko的主要流程:

详细介绍请参考：https://www.cnblogs.com/slly/p/6640761.html

参考文献

最后，希望大家早日实现：成为编程高手的伟大梦想！
欢迎交流~

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一、概述#

二、详述导航流程&渲染流程#

1、用户输入地址#

2、URL请求流程#

2.1 DNS解析#

2.2 TLS连接、TCP连接及断开连接#

2.3 网络进程: 浏览器端发送http请求#

2.4 网络进程: 服务端返回http响应#

3、浏览器进程：准备渲染进程#

4、渲染进程：提交文档#

5、渲染阶段：浏览器解析渲染页面#

参考文献#