面試經典題——URL加載

一、涉及基本知識點：

1. 計算機網絡

五層因特爾協議棧：

• 應用層（dns、http）：DNS解析成IP并完成http請求發送；
• 傳輸層（tcp、udp）：三次握手四次揮手模式建立tcp連接；
• 網絡層（IP、ARP）：IP尋址；
• 數據鏈路層（PPP）：將請求數據封裝成幀；
• 物理層：利用物理介質傳輸比特流（傳輸的時候通過雙絞線、電磁波等）
• OIS七層框架:多了兩層即，會話層（處理兩個通信系統中交換信息的表示方式）和表示層（管理不同用戶和進程之間的對話）。

get和post的區別：

• get產生一個tcp數據包，post產生兩個
• get請求時會把headers和data數據一起發送出去；
• post請求時，瀏覽器先發送headers，服務器100繼續，瀏覽器再發送data。

DNS查詢得到IP

請求信息：首先查看域名的本地DNS緩存，該緩存存儲計算機最近檢索到的信息，如果計算機不知道答案，那么就需要執行一個DNS查詢來查找答案；

詢問遞歸式DNS服務器：

• 如果信息不存儲在本地，計算機會聯系您的ISP（網絡提供商）的遞歸DNS服務器；
• 這些專用計算機會為你執行一個DNS查詢工作；
• 遞歸服務器有自己的緩存，所以這個查詢過程通常在這里完成，并將信息還回給用戶；

詢問根域名服務器

• 如果遞歸服務器沒有答案，他們會查詢根域名服務器；
• 根域名服務器是一種計算機，它扮演著一種DNS的電話接線員的角色，他們不知道答案，但可以將我們的疑問指向知道在哪里可以找到答案的人。

詢問TLD域名服務器：

• 根域名服務器將查看請求的第一部分，按從右到左的順序，從www.dyn.com中找到.com，并將請求指向.com對應的頂級域名服務器（TLD）.com;
• 每個TLD，如（.com,.org,.us）都有自己的頂級域名服務器，
• 這些服務器沒有我們需要的信息，但他們可以直接將我們引導到有信息的服務器。

詢問權威的DNS服務器

• TLD域名服務器會繼續檢查請求的下一部分（dyn）www.dyn.com，并將查詢指向負責此特定域名的服務器；
• 這些權威的服務器將負責了解關于特定域的所有信息，并將信息存儲在DNS記錄。

找回記錄：
-遞歸服務器從權威服務器中檢索dyn.com的記錄，并將記錄存儲在本地緩存；

• 如果其他任何人請求dyn.com的主機記錄，遞歸服務器已經有答案了，并不需要再次進行查找；
• 所有記錄都有一個期限，一段時間后，遞歸服務器將需要要求一個新的記錄副本，以確保信息不回過時。

接收答案：

• 有了答案，遞歸服務器將記錄返回到計算機，
• 您的計算機將記錄存儲在緩存中，從記錄中讀取IP地址，然后將這些信息傳遞給瀏覽器；
• 然后瀏覽器就可以根據IP地址和服務器進行連接建立。

TCPIP請求

• http的本質就是TCPIP請求；
• 需要經歷3次握手建立連接，4次揮手斷開連接；
• TCP將http長報文劃分為短報文，通過三次握手與服務器端建立連接，進行可靠傳輸。

• 三次握手：

  • 客戶端：你是XXX服務端嗎？
  • 服務端： 我是XXX服務端，你是客戶端嗎？
  • 客服端： 是的，我是客戶端
  • 建立連接成功后，接下來就可以進行正式的傳輸數據。

• 四次揮手斷開連接

  • 主動方：我已經關閉了向你那邊的信息發送通道，只能被動接受信息了；
  • 被動方： 收到通道關閉的信息；
  • 被動方： 我現在也關閉了向你那邊發送信息的通道
  • 主動方： 左后收到信息，連接斷開，之后雙方無法通信

TCP/IP的并發限制：

• 瀏覽器對同一個域名下并發的TCP連接是有限制的（2-10個不等）
• 而且在http1.0中往往一個資源的下載就需要一個tcp/ip請求

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2. 瀏覽器機制

（1）進程和線程的概念

進程是CPU資源分配的最小單位，是能擁有資源和獨立運行的最小單位；

線程是CPU調度的最小單位，線程是建立在進程的基礎上的一次程序運行單位，一個進程可以擁有多個線程；

通俗的講：進程是一個工廠，工廠有它獨立的資源，工廠之間相互獨立->進程之間相互獨立，線程是工廠中的工人，多個工人之間可以協作完成任務，工廠內有一個或多個工人，工人之間共享空間。

（2）多進程的瀏覽器

瀏覽器是多進程的，有一個主控進程，以及每一個tab頁面都會開一個進程（某些情況下多個tab由于優化策略會合并）

• 瀏覽器主要進程：

Browser進程：瀏覽器的主進程，負責協調、主控，只有一個，作用：

• 負責瀏覽器界面的顯示、與用戶交互（如前進、后退等）
• 負責各個頁面的管理，創建和銷毀其他進程；
• 將Renderer進程得到的內存中的Bitmap繪制到用戶界面上
• 網絡資源的管理和下載等

第三方插件進程： 每種類型的插件對應一個進程，僅當該插件使用時才創建；

GPU進程： 最多一個，用于3D繪制等；

瀏覽器渲染進程（Renderer進程、瀏覽器內核、內部是多線程）：

• 默認沒打開一個tab頁面，就會啟動一個Renderer進程；
• 負責頁面的渲染，腳本的執行，事件的處理。

• 瀏覽器多進程的優勢

• 避免單個page crash影響整個瀏覽器；
• 避免第三方插件crash影響整個瀏覽器
• 多進程充分利用多核優勢；
• 方便使用沙盒模型隔離插件等進程，提高瀏覽器穩定性

簡單點理解：如果瀏覽器是單進程，那么某個tab頁或第三方插件崩潰了，就會導致整個瀏覽器崩潰，體驗度極差，不過多進程內存消耗會更大，有點用空間換時間。

瀏覽器內核（渲染進程）

• 瀏覽器渲染進程內部是多線程，包含主要線程有：

1.GUI渲染線程：

• （1）負責瀏覽器界面的渲染，解析HTML、CSS，構建DOM樹和RenderObject樹，布局和繪制等；
• （2） 當界面需要重繪（Repaint）或由于某種操作引發回流（reflow）時該線程會執行；
• 注意：GUI渲染線程和JS引擎線程是互斥的，當JS引擎執行時GUI線程會被掛起，GUI更新會保存在一個隊列中等JS引擎空閑時立即執行。

2.JS引擎線程：

• JS內核，負責處理JavaScript腳本程序（V8引擎）
• 負責解析JavaScript腳本，運行代碼；
• JS引擎一直等待著任務隊列中的任務到來，然后加以處理，一個tab頁面（renderer進程）中無論什么時候都只有一個JS線程在運行JS程序；
• 注意：由于GUI渲染線程和JS引擎線程是互斥的，所以如果JS程序運行時間過長，這樣會導致頁面渲染不連貫，導致頁面渲染加載阻塞；

3.事件觸發線程：

• 歸屬于瀏覽器，而不是JS引擎，用來控制事件循環；
• 當JS引擎執行代碼塊如setTimeOut時（也可以來自瀏覽器內核的其他線程，如鼠標單擊事件、AJAX異步請求等），會將對應的任務添加到事件線程中；
• 當對應的事件符合觸發條件被觸發時，該線程就會把事件添加到JS的待處理隊列的隊尾，等待JS引擎的處理；
• 注意：由于JS的單線程的關系所以這些待處理隊列中的事件都得排隊等待JS引擎處理（當JS引擎空閑時才會去執行）。

4.定時觸發器線程：

• setTimeOut與setInterval所在的線程；
• 瀏覽器的定時計數器并不是由JavaScript引擎計數的，（因為JavaScript是單線程，如果處于阻塞狀態就會影響計時的準確）因此通過單獨的線程來計時并觸發定時（計時完畢后，添加到事件隊列，等待JS引擎空閑時執行）

5.異步http請求線程：

• 在XMLHttpRequest在連接后是通過瀏覽器新開一個線程請求的
• 將檢測到狀態變更時，如果設置有回調函數，異步線程就將產生狀態變更事件，將這個回調在放到事件隊列中，再由JavaScript引擎執行。

一、 一個頁面從輸入URL到加載顯示完成，這個過程發生了什么？

• 簡潔版：

  • 瀏覽器根據請求的URL交給DNS域名解析，找到真實的IP，向服務器發起請求；
  • 服務器交給后臺處理完成后返回數據，瀏覽器接收文件（HTML、CSS、JavaScript等）；
  • 瀏覽器對加載到的資源（HTML、CSS、JavaScript等）進行語法解析，構建相應的內部數據結構（DOM樹、CSS樹、render樹等）；
  • 載入解析到的資源文件、渲染頁面、完成。

• 詳細版：

• 首先瀏覽器開啟一個線程來處理這個請求，對URL分析判斷，如果是http協議就按照Web方式來處理；
• 其次瀏覽器會對URL進行解析，一般包括（協議頭、主機域名或IP地址、端口號、請求路徑、查詢參數、hash等），然后開啟網絡線程發出一個完整到http請求；
• 當然一般我們輸入的URL是服務器域名，這時就需要DNS通過域名查詢得到對應的IP；
• DNS首先會查看瀏覽器DNS緩存，沒有就查詢計算機本地DNS緩存，還沒有就詢問遞歸式DNS服務器（即網絡提供商，一般這個服務器都會有自己的緩存，所以IP查詢一般在這里完成），如果沒有緩存，那就需要通過根域名和TLD域名服務器指到對應的權威DNS服務器找回記錄，并緩存到遞歸式服務器，然后遞歸服務器在將記錄返回給本地。
• 有了IP地址，此時網絡層便會通過IP地址尋的對應服務器的物理地址
• 尋得服務器地址，客戶端在網絡傳輸層便可以和服務器通過三次握手建立tcpip連接
• 連接建立后網絡數據鏈路層將數據包裝成幀；
• 最后物理層利用物理介質進行傳輸；
• 到了服務器，就會通過相反的方式將數據一層一層的還原回去；
• 請求到了后臺服務器，一般會有統一的驗證，如安全驗證、跨域驗證等，驗證未通過就直接返回相應的http報文
• 驗證通過后，就會進入后臺代碼，此時程序收到請求，然后執行對應的操作（如查詢數據庫等）；
• 如果瀏覽器訪問過，且緩存上有對應的資源，便會與服務器最后修改時間對比，一致便返回304，告訴瀏覽器可使用本地緩存；
• 前端瀏覽器接收到響應成功的報文后便開始下載網頁

• 下載完的網頁將被交給瀏覽器內核（渲染進程）進行處理：

• 根據頂部定義的DTD類型進行對應的解析方式；
• 渲染進程內部是多線程的，網頁的解析將會被交給內部的GUI渲染線程處理；
• 首先渲染線程中的HTML解釋器，將HTML網頁和資源從字節流解釋轉換成字符流；
• 再通過詞法分析器將字符流解釋成詞語；
• 之后經過語法分析器根據詞語構建成節點；最后通過這些節點組建一個DOM樹；
• 這個過程中，如果遇到的DOM節點是JavaScript代碼，就會調用JavaScript引擎對JavaScript代碼進行解釋執行，此時由JavaScript引擎和GUI渲染線程的互斥，GUI渲染線程就會被掛起，渲染過程停止；如果JavaScript代碼的運行中對DOM樹進行了修改，那么DOM的構建需要從新開始；
• 如果節點需要依賴其他資源，如（圖片，CSS等），便會調用網絡模塊的資源加載器來加載它們，但它們是異步的，不會阻塞當前DOM樹的構建；
• 如果遇到的是JavaScript資源URL（沒有標記異步），則需要停止當前DOM的構建，直到JavaScript的資源加載并被JavaScript引擎執行后才繼續構建DOM；
• 對于CSS，CSS解釋器會將CSS文件解釋成內部表示結構，生成CSS規則樹；
• 然后合并CSS規則樹和DOM樹，生成render渲染樹；
• 最后對render樹進行布局和繪制，并將結果通過IO線程傳遞給Browser控制進程進行顯示。

原文地址：https://segmentfault.com/a/1190000014872028

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總結

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