(1)浏览器解析 URL
为了能让我们的知识层面看起来更有深度,我们应该考虑下面两个问题了:
- 从浏览器输入 URL 到渲染成功的过程中,究竟发生了什么?
- 浏览器渲染过程中,发生了什么,是不是也有重绘与回流?
OK,兴致来了,我们就先从 浏览器解析 URL 看起,先来看看当用户输入 URL,到浏览器呈现给用户页面,经历了以下过程:
- 版本 A:
- 用户输入 URL 地址。
- 对 URL 地址进行 DNS 域名解析。
- 建立 TCP 连接(三次握手)。
- 浏览器发起 HTTP 请求报文。
- 服务器返回 HTTP 响应报文。
- 关闭 TCP 连接(四次挥手)。
- 浏览器解析文档资源并渲染页面。
讲到这里,突然想起一个对话:
学生:“老师,这门课的考试重点是什么?”
老师:“全都是重点!”
enm...老师会不会被打我不知道,但是 jsliang 这样写会被怼我就清楚,所以,咱还是结合上面的图,进一步勾勒我们的结构:
很好,jsliang 感觉自己的画图技术又进了一步~
①:虽然很感激网上有那么多的文章可以参考,但是在我查了二十来篇文章后,jsliang 觉得这部分十有八九有问题撒,问了些小伙伴,它们有的说对,有的说错。不过,不妨碍小伙伴们继续往下看哈。
②:为了避免出篓子,下面贴出另外一个版本,小伙伴们可以在评论区说出你支持哪个版本哈:
- 版本 B
- 用户输入 URL 地址。
- 对 URL 地址进行 DNS 域名解析。
- 进行 TCP 连接。
- 进行 HTTP 报文的请求与响应。
- 浏览器解析文档资源并渲染页面。
在这里我们可以清晰的了解到从 用户输入 URL,到浏览器呈现给用户页面,经历了哪些过程。
那么剩下的就简单了:
- 什么是 DNS 解析,它是怎么个流程?
- 什么是 TCP 三次握手,什么是 TCP 四次挥手,它们的流程是怎样的?
- 浏览器解析文档资源并渲染页面是个怎样的流程?
Let's go~ 逐步完成下面三个知识点!
参考文献 1:《网页解析的全过程(输入url到展示页面)》
参考文献 2:《浏览器渲染页面过程剖析》
(2)DNS 域名解析
首先,我们解决第一个问题:
- 什么是 DNS 解析,它是怎么个流程?
DNS(Domain Name System)是 域名系统 的英文缩写,提供的服务是用于将主机名和域名转换为 IP 地址的工作:
域名:http://jsliang.top
<---> DNS <---> IPV4:119.147.15.13
IPV4 是造假的,仅用来说明 DNS 解析后能返回 IP 地址
所以,当用户在浏览器输入 http://jsliang.top
时,DNS 经历了以下步骤:
- 浏览器根据地址,在自身缓存中查找 DNS(域名服务器) 中的解析记录。如果存在,则直接返回 IP 地址;如果不存在,则查找操作系统中的 hosts 文件是否有该域名的 DNS 解析记录,如果有就返回。
- 在条件 1 中的浏览器缓存或者操作系统的 hosts 文件中都没有这个域名的 DNS 解析记录,或者已经过期,则向域名服务器发起请求解析这个域名。
- 先向本地域名服务器中请求,让它解析这个域名,如果解析不了,则向根域名服务器请求解析。
- 根服务器给本地域名服务器返回一个主域名服务器。
- 本地域名服务器向主域名服务器发起解析请求。
- 主域名服务器接收到解析请求后,查找并返回域名对应的域名服务器的地址。
- 域名服务器会查询存储的域名和 IP 的映射关系表,返回目标 IP 记录以及一个 TTL(Time To Live)值。
- 本地域名服务器接收到 IP 和 TTL 值,进行缓存,缓存的时间由 TTL 值控制。
- 将解析的结果返回给用户,用户根据 TTL 值缓存在本地系统缓存中,域名解析过程结束。
看文字总是难以理解的,跟着 jsliang 画张图过一遍,就感觉清晰了:
(3)TCP 三次握手与四次挥手
然后,我们解决第二个问题:
- 什么是 TCP 三次握手,什么是 TCP 四次挥手,它们的流程是怎样的?
什么是 TCP 呢?TCP(Transmission Control Protocol 传输控制协议)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。
简单来说,它的作用就是将数据流从一台主机可靠地传输到另一台主机。
至于具体的工作原理,这里暂时涉及不到,我们目前只想知道两个点:三次握手与四次挥手。
- 三次握手:
-
第一次握手:起初两端都处于 CLOSED 关闭状态,Client 将标志位 SYN 置为 1,随机产生一个值
seq = x
,并将该数据包发送给 Server,Client 进入 SYN-SENT 状态,等待 Server 确认。 -
第二次握手:Server 收到数据包后由标志位
SYN = 1
得知 Client 请求建立连接,Server 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Client以确认连接请求,Server 进入SYN-RCVD
状态,此时操作系统为该 TCP 连接分配 TCP 缓存和变量。 -
第三次握手:Client 收到确认后,检查 seq 是否为
x + 1
,ACK 是否为 1,如果正确则将标志位 ACK 置为 1,ack = y + 1
,并且此时操作系统为该 TCP 连接分配 TCP 缓存和变量,并将该数据包发送给 Server,Server 检查 ack 是否为y + 1
,ACK 是否为 1,如果正确则连接建立成功,Client 和 Server 进入 established 状态,完成三次握手,随后 Client 和 Server 就可以开始传输数据。
文字太乱,show you picture:
- 四次挥手:
-
第一次挥手:Client 的应用进程先向其 TCP 发出连接释放报文段(
FIN = 1
,序号seq = u
),并停止再发送数据,主动关闭 TCP 连接,进入 FIN-WAIT-1(终止等待1)状态,等待 Server 的确认。 -
第二次挥手:Server 收到连接释放报文段后即发出确认报文段,(
ACK = 1
,确认号ack = u + 1
,序号seq = v
),Server 进入 CLOSE-WAIT(关闭等待)状态,此时的 TCP 处于半关闭状态,Client 到 Server 的连接释放。
注:Client 收到 Server 的确认后,进入 FIN-WAIT-2(终止等待2)状态,等待 Server 发出的连接释放报文段。
-
第三次挥手:Server 已经没有要向 Client 发出的数据了,Server 发出连接释放报文段(
FIN = 1
,ACK = 1
,序号seq = w
,确认号ack = u + 1
),Server 进入 LAST-ACK(最后确认)状态,等待 Client 的确认。 -
第四次挥手:Client 收到 Server 的连接释放报文段后,对此发出确认报文段(
ACK = 1
,seq = u + 1
,ack = w + 1
),Client 进入 TIME-WAIT(时间等待)状态。此时 TCP 未释放掉,需要经过时间等待计时器设置的时间 2MSL 后,Client 才进入 CLOSED 状态。
文字太乱,show you picture:
OK,至此我们就理解了 TCP 及其三次握手和四次挥手过程,为了方便小伙伴们形象记忆,jsliang 搞了个小故事,希望小伙伴们能加深印象:
- 三次握手 + 四次挥手形象记忆:
- jsliang:(对妹子发起微信好友申请)“你好,我可以加你好友吗?” —— 第一次握手
- 妹子:(通过审核)“你好,很高兴认识你~” —— 第二次握手
- jsliang:“你好,我叫梁峻荣,前端折腾小能手……” —— 第三次握手
- ……(聊天内容)
- …………(聊天内容)
- ………………(聊天内容)
- …………(聊天内容)
- ……(聊天内容)
- jsliang:(感冒拍了张纸篓都是纸巾的图)“啊,好难受今天。” —— 第一次挥手
- 妹子:“卧槽,你好恶心!” —— 第二次挥手
- 妹子:“咱还是当不认识吧,互删了,谢谢!” —— 第三次挥手
- jsliang:(呆)“不是,你听我说!” —— 第四次挥手
- 妹子:(果断删除好友) —— CLOSED
- jsliang:(!“我今天感冒了。” 妹子开启了好友验证,你还不是她好友。请先发送好友验证请求,对方验证通过后,才能聊天。) ——— CLOSED
OK,成功出糗,相信小伙伴们有了个很好的了解了。
那么,我们继续前行探索。
参考文献 1:《TCP三次握手和四次挥手过程》
参考文献 2:《TCP的三次握手与四次挥手(详解+动图)》
(4)浏览器渲染页面
最后,我们解决第三个问题:
- 浏览器解析文档资源并渲染页面是个怎样的流程?
话不多说,一起来看:
- 浏览器通过 HTMLParser 根据深度遍历的原则把 HTML 解析成 DOM Tree。
- 浏览器通过 CSSParser 将 CSS 解析成 CSS Rule Tree(CSSOM Tree)。
- 浏览器将 JavaScript 通过 DOM API 或者 CSSOM API 将 JS 代码解析并应用到布局中,按要求呈现响应的结果。
- 根据 DOM 树和 CSSOM 树来构造 render Tree。
- layout:重排(也可以叫回流),当 render tree 中任一节点的几何尺寸发生改变,render tree 就会重新布局,重新来计算所有节点在屏幕的位置。
- repaint:重绘,当 render tree 中任一元素样式属性(几何尺寸没改变)发生改变时,render tree 都会重新画,比如字体颜色,背景等变化。
- paint:遍历 render tree,并调动硬件图形 API 来绘制每个节点。
文字讲解肯定还是不够清晰的,但是 jsliang 画了几张图也累了,所以咱们 盗 来了一张图:
这样,我们就对 浏览器渲染页面过程 一清二楚啦~
参考文献:《一篇文章搞定前端面试》
(5)总结
至此,我们回顾下自己做了什么?
- 我们在工作中碰到一些问题,这些问题会卡住页面,于是我们查资料,知道想要减少浏览器的开销,我们就需要使用 防抖与节流。
- 使用 防抖与节流 解决完问题后,我们好奇为什么会有这样的操作,于是我们深入了解了下 重绘与回流。
- 重绘与回流 只告诉了我们浏览器在 CSS 上的渲染,我们需要进一步了解 浏览器渲染页面 的详细过程,但洋葱还是要一层一层剥开的,所以我们需要从 浏览器解析 URL 开始了解。
- 在 浏览器解析 URL 中,我们顺带了解下 DNS 域名解析、TCP 三次握手与四次挥手 这两个知识点。
- 最后,我们终于知道了 浏览器渲染页面 是怎么一回事。
综上,如果我们仅仅是需要关注面试的一个点,我们很可能因为不知头尾,而被面试官问得哑口无言。
但是,如果我们知道一个知识点,并对其进行思路发散,深入学习,相信面试官问起来的时候,小伙伴们就可以侃侃而谈,而不会被问地体无完肤了!
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