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在浏览器里，从输入 URL 到页面展示，这中间发生了什么？

# 在浏览器里，从输入 URL 到页面展示，这中间发生了什么？

详细探索一下这道经典的面试题，主要考察以下两个方面的知识点：

  1. 网络知识（HTTP、TCP、CDN）
  2. 浏览器知识（缓存、渲染原理）

# 总览

  • 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。

从URL到页面显示大体流程如下：

image.png

  1. 浏览器进程接收到用户输入的URL请求，将该URL请求转发给网络进程
  2. 在网络进程中发起URL相应的请求
  3. 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
  4. 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
  5. 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
  6. 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”
  7. 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

# 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，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

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，当前页面还可以执行一次 beforeunload 事件，该事件允许页面在退出之前执行一些数据清理操作，也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。浏览器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，并没立即替换为新的页面。因为需要等待提交文档阶段，页面内容才会被替换。

# URL 请求

浏览器进程通过IPC将URL请求发送到网络进程，由网络进程发起URL请求流程，请求页面资源。

  1. 【查缓存】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
  2. 【域名解析】请求前第一步是要进行 DNS 解析，以获取请求域名的服务器 IP 地址。
  3. 【建立TLS连接】如果请求协议是 HTTPS，那么还需要建立 TLS 连接
  4. 【建立TCP连接】利用 IP 地址和服务器建立 TCP 连接
  5. 【构建请求信息】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
  6. 【服务端返回响应】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
  7. 【解析响应】等网络进程接收了响应行和响应头之后，就开始解析响应报文的内容了

# 重定向

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。

# 响应数据类型处理

通过Content-Type响应头信息来判断请求的数据类型。浏览器会根据 Content-Type 的值来决定如何显示响应体的内容。

如果响应头中的 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。浏览器则会继续进行导航流程，准备渲染进程。

如果 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。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。

# 准备渲染进程

同一站点（same-site）定义为根域名（例如，geekbang.org）加上协议（例如，https://），还包含了该根域名下的所有子域名和不同的端口

https://time.geekbang.org
https://www.geekbang.org
https://www.geekbang.org:8080

Chrome 的默认策略是，每个标签对应一个渲染进程。但如果从一个页面打开了另一个新页面，而新页面和当前页面属于同一站点的话，那么新页面会复用父页面的渲染进程。官方把这个默认策略叫 process-per-site-instance。

  • 通常情况下，打开新的页面都会使用单独的渲染进程；
  • 如果从 A 页面打开 B 页面，且 A 和 B 都属于同一站点的话，那么 B 页面复用 A 页面的渲染进程；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。

渲染进程准备好之后，还不能立即进入文档解析状态，因为此时的文档数据还在网络进程中，并没有提交给渲染进程，所以下一步就进入了提交文档阶段。

# 提交文档

提交文档是指浏览器进程将网络进程接收到的 HTML 数据提交给渲染进程，具体流程是这样的：

  1. 首先当浏览器进程接收到网络进程的响应头数据之后，便向渲染进程发起“提交文档”的消息；
  2. 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”；
  3. 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；
  4. 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 页面。

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，之前的页面没有立马消失，而是要加载一会儿才会更新页面。

一旦文档被提交，渲染进程便开始页面解析和子资源加载了，就到了渲染阶段进行页面渲染。而一旦页面生成完成，渲染进程会发送一个消息给浏览器进程，浏览器接收到消息后，会停止标签图标上的加载动画。

上次更新: 2022/5/5 14:54:45

渲染原理