从输入URL到页面展示,这中间发生了什么?

在前端开发领域,很多面试官经常挂在嘴边问“浏览器从输入URL到⻚面展示,这中间发生了什么?”我们不去想面试官有多了解浏览器工作原理,去问问自己有没有掌握浏览器相关工作原理。这道面试题比较全面考察应聘者知识的掌握程度,其中涉及到了网络、操作系统、Web等一系列的知识。

下面的图来自于学习极客时间《浏览器工作原理与实践》


从输入URL到⻚面展示完整流程示意图

这张完整的流程示意图,和本人之前看别人面试题解答的不一样,它不是为了面试而去答题,是从学习浏览器原理的角度去看待这个面试题,按照以往的面试题答案是从输入URL判断ip地址和域名,如果是域名就先解析域名获得ip地址然后找到目标服务器,再根据请求信息返回响应的信息给浏览器,然后浏览器开始渲染工作,最后渲染完成后呈现页面。对于不曾了解过浏览器原理的人来说,只能死记硬背答案,对于域名解析、ip寻址、http网络请求、渲染过程等一概不知。下面就从学习到的作者视角出发,从大的角度去分析这个问题。

从上图中看出,整个过程需要各个进程之间配合,进程职责具体如下:

  • 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⻚面。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。

关于什么是进程、什么是线程,看到一篇好文解释的不错,推荐大家阅读《从浏览器多进程到JS单线程,JS运行机制最全面的一次梳理》

  • 进程是cpu资源分配的最小单位(是能拥有资源和独立运行的最小单位)
  • 线程是cpu调度的最小单位(线程是建立在进程的基础上的一次程序运行单位,一个进程中可以有多个线程)
    一个进程就是一个程序的运行实例,当启动一个程序的时候,操作系统会为该程序创建一块内存,用来存放代码、运行中的数据和一个执行任务的主线程,我们把这样的一个运行环境叫进程

再回头看上面的图用蓝色背景标记的节点:

  • 首先,用户从浏览器进程里输入请求信息;
  • 然后,网络进程发起URL请求;
  • 服务器响应URL请求之后,浏览器进程就又要开始准备渲染进程了;
  • 渲染进程准备好之后,需要先向渲染进程提交⻚面数据,我们称之为提交文档阶段;
  • 渲染进程接收完文档信息之后,便开始解析⻚面和加载子资源,完成⻚面的渲染。

从输入URL到⻚面展示

从几个核心节点具体再来细说一下

用户输入

当用户输入URL后浏览器开始加载地址,标签页上的图标变成加载状态,表示正在等待请求URL地址的响应,等到接收响应数据及提交文档阶段,页面的内容才会发生变化。

URL请求过程

地址URL和页面资源URL请求过程需要浏览器进程与网络进程通信,移交给网络进程处理。网络进程首先会查找本地缓存是否命中资源,如果是则直接返回,如果没有则进入网络请求流程,请求前的第一步是要进行DNS解析,以获取请求域名的服务器IP地址。如果请求协议是HTTPS,那么还需要建立TLS连接。
当IP地址和服务器建立TCP连接后,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,然后向服务器发送构建的请求信息。
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。
根据响应头状态码200和字段Content-Type来处理返回的数据(如状态码为301、302则重定向重新建立连接),另外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。

准备渲染进程

一般来说,浏览器打开一个新⻚面采用的渲染进程策略就是:

  • 通常情况下,打开新的⻚面都会使用单独的渲染进程;
  • 如果从A⻚面打开B⻚面,且A和B都属于同一站点(相同的协议和根域名)的话,那么B⻚面复用A⻚面的渲染进程;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。
提交文档

注意这里的“文档”是指URL请求的响应体数据

  • “提交文档”的消息是由浏览器进程发出的,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⻚面。


    导航完成状态

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,之前的⻚面没有立⻢消失,而是要加载一会 儿才会更新⻚面。

渲染阶段

一旦文档被提交,渲染进程便开始⻚面解析和子资源加载了,关于这个阶段的完整过程,比较重要关乎到浏览器内核知识点,需另一篇学习笔记着重理解。

敬请期待下一篇学习笔记《浏览器页面的渲染流程》

参考资料:
极客时间课程《浏览器工作原理与实践》

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