“天龍八步”細說瀏覽器輸入URL后發生了什么

本文摘要：
1.DNS域名解析；
2.建立TCP連接；
3.發送HTTP請求；
4.服務器處理請求；
5.返回響應結果；
6.關閉TCP連接；
7.瀏覽器解析HTML；
8.瀏覽器布局渲染；
總結

當我們在瀏覽器輸入網址并回車后，一切從這里開始。

一、DNS域名解析

我們在瀏覽器輸入網址，其實就是要向服務器請求我們想要的頁面內容，所有瀏覽器首先要確認的是域名所對應的服務器在哪里。將域名解析成對應的服務器IP地址這項工作，是由DNS服務器來完成的。

客戶端收到你輸入的域名地址后，它首先去找本地的hosts文件，檢查在該文件中是否有相應的域名、IP對應關系，如果有，則向其IP地址發送請求，如果沒有，再去找DNS服務器。一般用戶很少去編輯修改hosts文件。

DNS服務器層次結構

瀏覽器客戶端向本地DNS服務器發送一個含有域名www.cnblogs.com的DNS查詢報文。本地DNS服務器把查詢報文轉發到根DNS服務器，根DNS服務器注意到其com后綴，于是向本地DNS服務器返回comDNS服務器的IP地址。本地DNS服務器再次向comDNS服務器發送查詢請求，comDNS服務器注意到其www.cnblogs.com后綴并用負責該域名的權威DNS服務器的IP地址作為回應。最后，本地DNS服務器將含有www.cnblogs.com的IP地址的響應報文發送給客戶端。

從客戶端到本地服務器屬于 遞歸查詢，而DNS服務器之間的交互屬于 迭代查詢。

正常情況下，本地DNS服務器的緩存中已有comDNS服務器的地址，因此請求根域名服務器這一步不是必需的。

二、建立TCP鏈接

費了一頓周折終于拿到服務器IP了，下一步自然就是鏈接到該服務器。對于客戶端與服務器的TCP鏈接，必然要說的就是『三次握手』。

三次握手

客戶端發送一個帶有SYN標志的數據包給服務端，服務端收到后，回傳一個帶有SYN/ACK標志的數據包以示傳達確認信息，最后客戶端再回傳一個帶ACK標志的數據包，代表握手結束，連接成功。

上圖也可以這么理解：

客戶端：“你好，在家不，有你快遞?！?

服務端：“在的，送來就行?！?

客戶端：“好嘞?！?

三、發送HTTP請求

與服務器建立了連接后，就可以向服務器發起請求了。這里我們先看下請求報文的結構（如下圖）：

請求報文

在瀏覽器中查看報文首部（以google瀏覽器為例）：

請求行包括請求方法、URI、HTTP版本。首部字段傳遞重要信息，包括請求首部字段、通用首部字段和實體首部字段。我們可以從報文中看到發出的請求的具體信息。具體每個首部字段的作用，這里不做過多闡述。

四、服務器處理請求

服務器端收到請求后的由web服務器（準確說應該是http服務器）處理請求，諸如Apache、Ngnix、IIS等。web服務器解析用戶請求，知道了需要調度哪些資源文件，再通過相應的這些資源文件處理用戶請求和參數，并調用數據庫信息，最后將結果通過web服務器返回給瀏覽器客戶端。

服務器處理請求

五、返回響應結果

在HTTP里，有請求就會有響應，哪怕是錯誤信息。這里我們同樣看下響應報文的組成結構：

響應報文

在響應結果中都會有個一個HTTP狀態碼，比如我們熟知的200、301、404、500等。通過這個狀態碼我們可以知道服務器端的處理是否正常，并能了解具體的錯誤。

狀態碼由3位數字和原因短語組成。根據首位數字，狀態碼可以分為五類：

狀態碼類別

六、關閉TCP連接

為了避免服務器與客戶端雙方的資源占用和損耗，當雙方沒有請求或響應傳遞時，任意一方都可以發起關閉請求。與創建TCP連接的3次握手類似，關閉TCP連接，需要4次握手。

4次握手

上圖可以這么理解：

客戶端：“兄弟，我這邊沒數據要傳了，咱關閉連接吧?！?

服務端：“收到，我看看我這邊有木有數據了?！?

服務端：“兄弟，我這邊也沒數據要傳你了，咱可以關閉連接了?！?

客戶端：“好嘞?！?

七、瀏覽器解析HTML

準確地說，瀏覽器需要加載解析的不僅僅是HTML，還包括CSS、JS。以及還要加載圖片、視頻等其他媒體資源。

瀏覽器通過解析HTML，生成DOM樹，解析CSS，生成CSS規則樹，然后通過DOM樹和CSS規則樹生成渲染樹。渲染樹與DOM樹不同，渲染樹中并沒有head、display為none等不必顯示的節點。

要注意的是，瀏覽器的解析過程并非是串連進行的，比如在解析CSS的同時，可以繼續加載解析HTML，但在解析執行JS腳本時，會停止解析后續HTML，這就會出現阻塞問題，關于JS阻塞相關問題，這里不過多闡述,后面會單獨開篇講解。

八、瀏覽器布局渲染

根據渲染樹布局，計算CSS樣式，即每個節點在頁面中的大小和位置等幾何信息。HTML默認是流式布局的，CSS和js會打破這種布局，改變DOM的外觀樣式以及大小和位置。這時就要提到兩個重要概念：replaint和reflow。

replaint：屏幕的一部分重畫，不影響整體布局，比如某個CSS的背景色變了，但元素的幾何尺寸和位置不變。

reflow： 意味著元件的幾何尺寸變了，我們需要重新驗證并計算渲染樹。是渲染樹的一部分或全部發生了變化。這就是Reflow，或是Layout。

所以我們應該盡量減少reflow和replaint，我想這也是為什么現在很少有用table布局的原因之一。

最后瀏覽器繪制各個節點，將頁面展示給用戶。

總結

本文系統地講述從瀏覽器從輸入域名到最終頁面展示的整體流程。篇幅所限，本文的每一步講述其實并不全面，所以后面我會單獨就域名解析、HTTP請求/響應、瀏覽器的解析、渲染等內容單獨開篇講解。

參考：

http://igoro.com/archive/what-really-happens-when-you-navigate-to-a-url/

http://taligarsiel.com/Projects/howbrowserswork1.htm

https://www.zhihu.com/question/34873227

圖片制作工具：Axure、PS、 Ulead GIF Animator、 ProcessOn