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从URL输入到页面展现到底发生什么？（笔记）-创新互联

从开发角度来说，总分为以下几个过程

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  1. 浏览器的地址栏输入URL并按下回车
  2. 浏览器查找当前URL是否存在缓存，并比较缓存是否过期
  3. DNS解析URL对应的IP
  4. 根据IP建立TCP链接(三次握手)
  5. HTTP发送请求
  6. 服务器处理请求，浏览器接收HTTP响应
  7. 渲染页面，构建DOM树
  8. 关闭TCP(四次挥手)
一、输入网站并解析

1.URL主要由四个部分组成：协议、域名、端口、路径；
2.输入URL后浏览器会解析出协议、域名、端口、路径等信息，并构建一个HTTP请求
3.缓存

  1. 浏览器请求前会根据请求头的expires和cache-control判断是否存在强缓存，如果存在直接从缓存中获取资源，并直接返回资源给浏览器进程；如果没有存在，进入下一步判断是否存在协议缓存
  2. 不存在强缓存，浏览器会发送请求根据请求头中的If-Modified-Since和If-None-Match判断是否存在协议缓存，如果存在直接返回资源给浏览器进程；如果强缓存和协议缓存都不存在 那么直接进入网络请求流程
缓存

强缓存
强缓存不和服务器交互，请求时间为0ms
客户端设置请求头Cache-Control，只有为：’no-store’ | ‘no-cache’ |‘max-age=0’才会生效; no-cache意思是不走强缓存，走协商缓存；no-store意思是不使用缓存; ax-age=0 的意思是告知客户端响应从一开始就已经过时因此需要重新验证；
POST请求不能设置缓存，只有GET请求可以设置

协议缓存
总结：协议缓存第一次发送请求的时候 服务器会返回状态码200和资源数据以及标识； 当下次请求时会对比资源标识 如果一致返回304状态码不返回资源数据；如果不一致则返回状态码200以及新的资源数据和新的标识；

协议缓存第一次发送请求的时候 服务器返回的状态码为200 内容是请求的资源 同时有一个Last-Modified/ETag的属性标记此文件在服务期端最后被修改的时间

当客户端第二次请求此URL链接的时候 根据HTTP协议，浏览器会向服务器传送 If-Modified-Since 报头，询问改时间之后文件有没有被修改过；

如果服务器的资源没有变化 则时间一样，自动返回状态码304且不返回资源，这样就能减少传输的数据量

如果服务器资源发送了改变或者重新启动了服务器 时间不一致，返回200状态码返回资源，客户端接受到后，会丢弃旧文件把新文件缓存起来显示在浏览器中；

DNS 域名解析

在浏览器输入URl后，首先要经过域名解析；因为浏览器并不能直接通过URL找到对应的服务器，而是要通过域名；所以浏览器会向DNS服务器发送域名，DNS服务器查询到与域名相对于的IP地址，然后返回给浏览器，浏览器在将IP地址打在协议上，同时请求参数也会在协议搭建，然后一并发送给对应的服务器。

DNS域名解析分为递归查询和迭代查询两种方式，现在一般为迭代方式

递归查询
浏览器、操作系统、路由器、都会缓存一些URL对应的IP地址，统称为DNS高速缓存。这是为了加快DNS的解析速度，使得不必每次都到根域名服务器中去查询
所谓递归查询：就是客户端主机查询的域名地址无法在本地域名服务器中找到，因此本地域名服务器就以DNS客户端的身份向其他根域名服务器发起请求，进行查询，而不是让客户端主机去一直查询；
递归过程：主机→本地DNS服务器→其他服务器 （如：我想要吃奶油蛋糕，找到了小红蛋糕店，问小红有没有奶油蛋糕，小红说没有但是可以帮你找小明蛋糕店它可能会有，问完后小明还真有，然后小明把蛋糕给了小红，小红在把蛋糕给我，这就是递归查询）

迭代查询
本地DNS服务器向其他服务器进行查询，如果没有查到就会给一个没有查到的信息，并将下一个阶段的其他服务器地址告知本地DNS服务器，本地域名服务器接收到后会继续进行请求查询，直到找到IP地址或者找不到IP返回报错信息，然后信息返回给客户端主机；迭代查询只会帮你找到相关的服务器，然后说我现在比较忙，你自己去找吧。
迭代过程：本地DNS服务器→根服务器，本地DNS服务器→顶级域名服务器，本地DNS服务器→权限域名服务器；（如：我想吃奶油蛋糕，找到了小红蛋糕店，小红说我没有你去找小明蛋糕店它可能有，我又去小明蛋糕店，小明说我也没有 你可以去小非蛋糕店，找到了小菲终于找到了奶油蛋糕，这就是迭代查询的过程）

DNS负载均衡
DNS负载均衡起到的作用是，现在很多网站有多个服务器，当一个网站的访问量过大时，如果请求都在一个服务器上就会崩溃，这时就可以用负载均衡的技术，在应答DNS查询的时候，会返回不同的解析结构，也就是返回不同IP地址，从而进行分流到不同服务器。

DNS预解析
在有多个不同服务器资源的情况下，都可采取DNS预解析，提前解析，减少页面卡顿。

二、TCP/IP连接：三次握手

在客户端发送数据之前会发起 TCP 三次握手用以同步客户端和服务端的序列号和确认号，并交换 TCP 窗口大小信息。

第一次握手：客户端A发送位码为SYN＝1，随机产生一个值为seq=X(X的取值范围为=1234567)的数据包到服务器，服务端B由SYN=1知道，A要求建立联机；（第一次握手，由浏览器发起，告诉服务器我要发送请求了）

第二·次握手：服务端B收到请求后要确认联机信息，服务端B将标志位SYN和ACK都置为1，ack=X+1，随机产生一个值seq=Y，并将该数据包发送给客户端A以确认连接请求（第二次握手，由服务器发起，告诉浏览器我准备接受了，你赶紧发送吧）

第三次握手：：客户端A收到确认后，检查ack是否为X+1，ACK是否为1，如果正确，客户端A会在发送ack =(Y+1 注：服务端B的seq +1),服务端B检查ack是否为Y+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功；（第三次握手，由浏览器发送，告诉服务器，我马上就发了，准备接受吧）

为什么需要三次握手
1.其实这是由TCP的自身特点可靠传输决定的
客户端和服务端要进行可靠传输，那么就需要确认双方的接收和发送能力。
第一次握手可以确认客服端的发送能力
第二次握手，服务端确认了发送能力和接受能力
第三次握手才可以确认客户端的接收能力
三次握手的主要目的是：为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端，因而产生错误
其次三次握手的时候，是可以携带数据的。但是，第一次、第二次握手不可以携带数据。

三、 HTTP请求

TCP三次握手之后，开始发送HTTP请求报文至服务器

请求报文
HTTP请求报文由：请求行、请求头部、空行和请求数据四个部分组成。

响应报文
HTTP响应也由四个部分组成，分别是：状态行、消息报头、空行和响应正文。

HTTP协议特点

  1. 简单快速：客户向服务器请求服务时，只需传送请求方法和路径。请求方法常用的有 GET、HEAD、POST。每种方法规定了客户与服务器联系的类型不同。由于 HTTP协议简单，使得HTTP服务器的程序规模小，因而通信速度很快。
  2. 灵活：HTTP允许传输任意类型的数据对象。
  3. 无连接：无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。
  4. 无状态：HTTP协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面，在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。

各协议与HTTP协议关系

  1. DNS 服务：解析域名至对应的IP地址
  2. TCP 协议：将请求报文按序号分割成多个报文段
  3. IP 协议：搜索对方的地址，一边中转一边传送
四、服务器处理请求并返回 HTTP 报文

服务器收到请求后会发出应答，即响应数据。HTTP响应与HTTP请求相似， HTTP响应报文格式：状态行+响应头+空行+消息体，状态行包括HTTP版本号、状态码、状态说明。

五、浏览器解析渲染页面

浏览器拿到响应文本后，解析HTML代码，请求js，css等资源，最后进行页面渲染，呈现给用户；
分为以下几个步骤：

  1. 根据HTML文件解析出DOM树；
  2. 根据CSS解析出 CSSOM 树(CSS规则树)
  3. 将 DOM树和 CSSOM树合并，构建Render树(渲染树)
  4. 根据Render树进行节点信息计算（Layout–重排,回流）
  5. 根据计算好的信息绘制整个页面（Paint–重绘）

回流和重绘

重绘
当页面中元素样式的改变并不影响它在文档流中的位置时（例如：color、background-color、visibility等），浏览器会将新样式赋予给元素并重新绘制它，这个过程称为重绘。

回流
当Render树中部分或全部元素的尺寸、结构、或某些属性发生改变时，浏览器重新渲染部分或全部文档的过程称为回流。
引起回流例如：1.页面首次渲染，2.浏览器窗口大小发生改变，3.元素尺寸或位置发生改变，4.元素字体大小变化等;
减少回流例如：1.避免设置多层内联样式，2.避免使用CSS表达式等；
回流必将引起重绘，而重绘不一定会引起回流。

六、断开连接：TCP 四次挥手
  1. 刚开始双方都处于链接状态，假如是客户端先发起关闭请求
  2. 第一次挥手：客户端发送一个FIN报文，报文中会指定一个序列号。此时客户端处于FIN_WAIT1状态 (由浏览器告诉服务器，我请求报文发送完了，你准备关闭吧)
  3. 第二次挥手：服务端收到FIN之后，会发送ACK报文，且把客户端的序列号值+1作为ACK报文的序列号值，表明已经收到客户端的报文了，此时服务端处于CLOSE_WAIT状态 (由服务器告诉浏览器，我请求报文接受完了，我准备关闭了，你也准备吧)
  4. 第三次挥手：如果服务端也想断开连接了，和客户端的第一次挥手一样，发送FIN报文，且指定一个序列号。此时服务端处于LAST_ACK的状态 (由服务器告诉浏览器，我响应报文发送完了，你准备关闭吧)
  5. 客户端向服务端发送报文段，Ack、Seq；然后进入等待 TIME_WAIT 状态；被动方收到发起方的报文段以后关闭连接。发起方等待一定时间未收到回复，则正常关闭。(由浏览器告诉服务器，我响应报文接收完了，我准备关闭了，你也准备吧)

简单点说就是：
1、客户端→服务端：客户端告诉服务端：“我发完了”
2、服务端→客户端：服务端告诉客户端：“好的，我知道你发完了”
3、服务端→客户端：服务端告诉客户端：“我收完了”；
4、客户端→服务端：客户端告诉服务端：“好的，我知道你发完也收完了”

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