2024年浏览器工作原理和实践——导航流程(1),学生会面试题选择题怎么答

最后

基础知识是前端一面必问的,如果你在基础知识这一块翻车了,就算你框架玩的再6,webpack、git、node学习的再好也无济于事,因为对方就不会再给你展示的机会,千万不要因为基础错过了自己心怡的公司。前端的基础知识杂且多,并不是理解就ok了,有些是真的要去记。当然了我们是牛x的前端工程师,每天像背英语单词一样去背知识点就没必要了,只要平时工作中多注意总结,面试前端刷下题目就可以了。

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  • 5. 渲染阶段

  • 6.总结

“在浏览器里,从输入 URL 到页面展示,这中间发生了什么? ”这是一道经典的面试题,能比较全面地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。

那么今天我们就一起来探索下这个流程,下图是我梳理出的“从输入 URL 到页面展示完整流程示意图”:

在这里插入图片描述

从图中可以看出,整个过程需要各个进程之间的配合,所以在开始正式流程之前,我们还是先来快速回顾下浏览器进程、渲染进程和网络进程的主要职责。

  • 浏览器进程主要负责用户交互、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页面。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。

我们再结合上图来看下这个完整的流程,可以看出,整个流程包含了许多步骤,我把其中几个核心的节点用蓝色背景标记出来了。这个过程可以大致描述为如下:

  • 首先,浏览器进程接收到用户输入的 URL 请求,浏览器进程便将该 URL 转发给网络进程。

  • 然后,在网络进程中发起真正的 URL 请求

  • 接着网络进程接收到了响应头数据,便解析响应头数据,并将数据转发给浏览器进程。

  • 浏览器进程接收到网络进程的响应头数据之后,发送“提交导航 (CommitNavigation)”消息到渲染进程;

  • 渲染进程接收到“提交导航”的消息之后,便开始准备接收 HTML 数据,接收数据的方式是直接和网络进程建立数据管道;

  • 最后渲染进程会向浏览器进程“确认提交”,这是告诉浏览器进程:“已经准备好接受和解析页面数据了”。

  • 浏览器进程接收到渲染进程“提交文档”的消息之后,便开始移除之前旧的文档,然后更新浏览器进程中的页面状态。

这其中,用户发出 URL 请求到页面开始解析的这个过程,就叫做导航

现在我们知道了浏览器几个主要进程的职责,还有在导航过程中需要经历的几个主要的阶段,下面我们就来详细分析下这些阶段;

1. 用户输入

=======================================================================

当用户在地址栏中输入一个查询关键字时,地址栏会判断输入的关键字是搜索内容,还是请求的 URL。

  • 如果是搜索内容,地址栏会使用浏览器默认的搜索引擎,来合成新的带搜索关键字的 URL。

  • 如果判断输入内容符合 URL 规则,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。

当用户输入关键字并键入回车之后,这意味着当前页面即将要被替换成新的页面,不过在这个流程继续之前,浏览器还给了当前页面一次执行 beforeunload 事件的机会,beforeunload 事件允许页面在退出之前执行一些数据清理操作,还可以询问用户是否要离开当前页面,比如当前页面可能有未提交完成的表单等情况,因此用户可以通过 beforeunload 事件来取消导航,让浏览器不再执行任何后续工作。

当前页面没有监听 beforeunload 事件或者同意了继续后续流程,那么浏览器便进入下图的状态:

在这里插入图片描述

从图中可以看出,当浏览器刚开始加载一个地址之后,标签页上的图标便进入了加载状态。但此时图中页面显示的依然是之前打开的页面内容,并没立即替换为极客时间的页面。因为需要等待提交文档阶段,页面内容才会被替换。

2. URL 请求过程

===========================================================================

接下来,便进入了页面资源请求过程。这时,浏览器进程会通过进程间通信(IPC)把 URL 请求发送至网络进程,网络进程接收到 URL 请求后,会在这里发起真正的 URL 请求流程。那具体流程是怎样的呢?

首先,网络进程会查找本地缓存是否缓存了该资源。如果有缓存资源,那么直接返回资源给浏览器进程;如果在缓存中没有查找到资源,那么直接进入网络请求流程。这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。

接下来就是利用 IP 地址和服务器建立 TCP 连接。连接建立之后,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。(为了方便讲述,下面我将服务器返回的响应头和响应行统称为响应头。)

2.1重定向


在接收到服务器返回的响应头后,网络进程开始解析响应头,如果发现返回的状态码是 301 或者 302,那么说明服务器需要浏览器重定向到其他 URL。这时网络进程会从响应头的 Location 字段里面读取重定向的地址,然后再发起新的 HTTP 或者 HTTPS 请求,一切又重头开始了。

比如,我们在终端里输入以下命令:

curl -I http://time.geekbang.org/

curl -I + URL的命令是接收服务器返回的响应头的信息。执行命令后,我们看到服务器返回的响应头信息如下:

在这里插入图片描述

从图中可以看出,极客时间服务器会通过重定向的方式把所有 HTTP 请求转换为 HTTPS 请求。也就是说你使用 HTTP 向极客时间服务器请求时,服务器会返回一个包含有 301 或者 302 状态码响应头,并把响应头的 Location 字段中填上 HTTPS 的地址,这就是告诉了浏览器要重新导航到新的地址上。

下面我们再使用 HTTPS 协议对极客时间发起请求,看看服务器的响应头信息是什么样子的。

curl -I https://time.geekbang.org/

我们看到服务器返回如下信息:

在这里插入图片描述

从图中可以看出,服务器返回的响应头的状态码是 200,这是告诉浏览器一切正常,可以继续往下处理该请求了。

好了,以上是重定向内容的介绍。现在你应该理解了,在导航过程中,如果服务器响应行的状态码包含了 301、302 一类的跳转信息,浏览器会跳转到新的地址继续导航;如果响应行是 200,那么表示浏览器可以继续处理该请求。

2.2响应数据类型处理


在处理了跳转信息之后,我们继续导航流程的分析。URL 请求的数据类型,有时候是一个下载类型,有时候是正常的 HTML 页面,那么浏览器是如何区分它们呢?

答案是 Content-Type。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。

这里我们还是以极客时间为例,看看极客时间官网返回的 Content-Type 值是什么。在终端输入以下命令:

curl -I https://time.geekbang.org/

返回信息如下图:

在这里插入图片描述

从图中可以看到,响应头中的 Content-type 字段的值是 text/html,这就是告诉浏览器,服务器返回的数据是 HTML 格式。

接下来我们再来利用 curl 来请求极客时间安装包的地址,如下所示:

curl -I https://res001.geekbang.org/apps/geektime/android/2.3.1/official/geektime_2.3.1_20190527-2136_offical.apk

请求后返回的响应头信息如下:

在这里插入图片描述

从返回的响应头信息来看,其 Content-Type 的值是 application/octet-stream,显示数据是字节流类型的,通常情况下,浏览器会按照下载类型来处理该请求。

需要注意的是,如果服务器配置 Content-Type 不正确,比如将 text/html 类型配置成 application/octet-stream 类型,那么浏览器可能会曲解文件内容,比如会将一个本来是用来展示的页面,变成了一个下载文件。

所以,不同 Content-Type 的后续处理流程也截然不同。如果 Content-Type 字段的值被浏览器判断为下载类型,那么该请求会被提交给浏览器的下载管理器,同时该 URL 请求的导航流程就此结束。但如果是 HTML,那么浏览器则会继续进行导航流程。由于 Chrome 的页面渲染是运行在渲染进程中的,所以接下来就需要准备渲染进程了。

3. 准备渲染进程

=========================================================================

默认情况下,Chrome 会为每个页面分配一个渲染进程,也就是说,每打开一个新页面就会配套创建一个新的渲染进程。但是,也有一些例外,在某些情况下,浏览器会让多个页面直接运行在同一个渲染进程中。

比如我从极客时间的首页里面打开了另外一个页面——算法训练营,我们看下图的 Chrome 的任务管理器截图:

在这里插入图片描述

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