一道经典的网红面试题：从URL输入到页面展现到底发生了什么？

目录 

🏮 前言

一、URL 到底是啥

二、域名解析（DNS）

三、TCP 三次握手

四、发送 HTTP 请求

五、服务器处理请求并返回 HTTP 报文

六、浏览器解析渲染页面

1.根据 HTML 解析 DOM 树

2.根据 CSS 解析生成 CSS 规则树

3.结合 DOM 树和 CSS 规则树，生成渲染树

4.根据渲染树计算每一个节点的信息（布局）

5.根据计算好的信息绘制页面

七、断开连接

📚 参考文章

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🏮 前言

打开浏览器从输入网址到网页呈现在大家面前，背后到底发生了什么？经历怎么样的一个过程？先给大家来张总体流程图，具体步骤请看下文分解！

总体来说分为以下几个过程:

• DNS 解析:将域名解析成 IP 地址
• TCP 连接：TCP 三次握手
• 发送 HTTP 请求
• 服务器处理请求并返回 HTTP 报文
• 浏览器处理服务器的响应，即浏览器解析渲染页面
• 断开连接：TCP 四次挥手

一、URL 到底是啥

URL（Uniform Resource Locator），统一资源定位符，用于定位互联网上资源，俗称网址。
比如， http://www.w3school.com.cn，遵守以下的语法规则：

scheme://host.domain:port/path/filename

各部分解释如下：👇

• scheme - 定义因特网服务的类型。常见的协议有 http、https、ftp、file，其中最常见的类型是 http，而 https 则是进行加密的网络传输。
• host - 定义域主机（http 的默认主机是 www）
• domain - 定义因特网域名，比如 w3school.com.cn
• port - 定义主机上的端口号（http 的默认端口号是 80）
• path - 定义服务器上的路径（如果省略，则文档必须位于网站的根目录中）。
• filename - 定义文档 / 资源的名称

二、域名解析（DNS）

在浏览器输入网址后，首先要经过域名解析，因为浏览器并不能直接通过域名找到对应的服务器，而是要通过 IP 地址。大家这里或许会有个疑问----计算机既可以被赋予 IP 地址，也可以被赋予主机名和域名。比如 www.hackr.jp。那怎么不一开始就赋予个 IP 地址？这样就可以省去解析麻烦。我们先来了解下什么是 IP 地址

1. IP 地址

IP 地址是指互联网协议地址，是 IP Address 的缩写。IP 地址是 IP 协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。IP 地址是一个 32 位的二进制数，比如 127.0.0.1 为本机 IP。

域名就相当于 IP 地址乔装打扮的伪装者，带着一副面具。它的作用就是便于记忆和沟通的一组服务器的地址。用户通常使用主机名或域名来访问对方的计算机，而不是直接通过 IP 地址访问。因为与 IP 地址的一组纯数字相比，用字母配合数字的表示形式来指定计算机名更符合人类的记忆习惯。但要让计算机去理解名称，相对而言就变得困难了。因为计算机更擅长处理一长串数字。为了解决上述的问题，DNS 服务应运而生。

2. 什么是域名解析

DNS 协议提供通过域名查找 IP 地址，或逆向从 IP 地址反查域名的服务。DNS 是一个网络服务器，我们的域名解析简单来说就是在 DNS 上记录一条信息记录。

例如 baidu.com  220.114.23.56（服务器外网IP地址）80（服务器端口号）

3. 浏览器如何通过域名去查询 URL 对应的 IP 呢

• 浏览器缓存：浏览器会按照一定的频率缓存 DNS 记录。
• 本机hosts文件：如果浏览器缓存中不存在 DNS 记录，那么主机会优先访问检查自己的hosts文件中是否存在域名映射关系，如果有则调用IP地址映射。注：Hosts是一个没有扩展名的系统文件，其基本作用就是将一些常用的网址域名与其对应的IP地址建立一个关联"数据库"。所以，操作系统的 hosts 文件则是有着“类似本地 DNS 服务器”的作用。
• 操作系统缓存：若hosts文件不存在对应关系，然后会在系统DNS缓存即本地DNS解析器缓存中查找对应关系
• 路由缓存：路由器也有 DNS 缓存。如果没有在自己电脑的host文件和DNS缓存中，浏览器就会和与之相连的路由器共同维护DNS记录。
• ISP 的 DNS 服务器：如果与之相连的路由器也没有 DNS 记录的话，浏览器就会检查 ISP ，也就是你本地通信服务商的缓存(我们叫它本地DNS服务器——Local DNS)，比如：中国移动。如果本地DNS服务器有缓存，就返回结果。ISP 是互联网服务提供商(Internet Service Provider)的简称，ISP 有专门的 DNS 服务器应对 DNS 查询请求。
• 根服务器：ISP 的 DNS 服务器还找不到的话，它就会向根服务器发出请求，进行递归查询（DNS 服务器先问根域名服务器.com 域名服务器的 IP 地址，然后再问.baidu 域名服务器，依次类推）

注：从客户端到本地DNS服务器是属于递归查询（浏览器缓存、host文件、系统缓存、路由器缓存、ISP DNS缓存），而DNS服务器（根域名服务器、顶级域名服务器、主域名服务器）之间就是的交互查询就是迭代查询

注：DNS缓存主要存在于这几个地方：浏览器缓存，本机host文件，系统缓存，路由器缓存，ISP服务器缓存，根域名服务器（根DNS服务器，也称根域）缓存，顶级域名服务器（顶级DNS服务器，也称顶级域）缓存，主(权威)域名服务器（也称主域、权威域）缓存。

另，浏览器缓存，本机host文件，系统缓存，路由器缓存，这几步均为客服端的DNS缓存

❓ 关于DNS解析次序 ❓

网上有如下2种说法：主要集中在浏览器访问系统DNS缓存时，是否包含host

经过本人了解以及向其他朋友询问的情况，第一种认知是较为正确的

1、多数人认为系统DNS缓存跟系统的host文件DNS缓存，是2个含义、不同的DNS缓存。

当访问一个网站时系统将从浏览器DNS缓存中读取该域名所对应的IP地址，当查找不到时就会到系统中查找hosts文件，如果没有会去系统DNS缓存中查找对应关系，如果还没有那么才会向本地DNS服务器请求一个DNS查询。注：DNS缓存是内存里的东西，每次关机就没的。介绍Hosts文件和DNS及DNS的解析过程 | 码农家园

注：本地hosts文件优先级高于本地内存中的dns缓存。这也是windows系统的默认域名解析顺序，所以会优先检查host。(资料来源于网络)

所以，多数人认知的DNS解析次序：浏览器缓存 -> host文件 -> 操作系统dns cache -> 路由器缓存 -> ISP DNS缓存 -> 非权威域名服务器 -> 根域名服务器 -> 顶级域名服务器 -> 二级域名服务器 -> 权威域名服务器。

2、部分人认为系统DNS缓存跟系统host文件的DNS缓存，是一个含义，是同一个DNS缓存。

如果浏览器自身的缓存里面没有找到对应的DNS条目，那么会尝试直接读取操作系统的DNS缓存（因为操作系统会监视hosts文件的变化并能动态更新到操作系统dns缓存）看是否存在对应的映射关系，如果存在，则域名解析到此完成。

所以，DNS的实际解析次序：浏览器缓存 -> 操作系统 dns cache【包含hosts】 -> 路由器缓存 -> ISP DNS缓存 -> 非权威域名服务器 -> 根域名服务器 -> 顶级域名服务器 -> 二级域名服务器 -> 权威域名服务器。

其实，焦点主要是区分：操作系统自身的DNS缓存和本地host文件有啥区别？
 

第二种说法，一般有以下2个依据：

(1) win10系统监视host文件变化，会更新到系统dns缓存

有人做过测试，Win10会在启动时加载hosts中的条目到操作系统dns缓存，win10还会监视hosts文件的变化，并动态更新，如新加或删除条目，都会更新操作系统dns缓存。如果尝试解析一个未知的域名，win10并不会访问hosts，观察依据就是hosts的访问时间不会更新。

(2) 修改 hosts 后不生效，原因就是访问网站，优先加载系统DNS缓存

无论是手工修改 hosts 还是使用软件来修改，很多人都会遇到修改 hosts 后不生效的情况。其实，这一般是由于 DNS 缓存的原因导致的。因为系统为了加快用户打开网站的速度，在首次访问网站成功之后，会把 DNS 解析的结果暂时性地保存在本地缓存 (称为 DNS 缓存) 里一小段时间，如果浏览器在“这段时间里”再次打开同一个网址，则会自动从 DNS 缓存里取出结果，而不会请求远程的 DNS 服务器，也不会查询 hosts 文件，从而节省时间提高打开速度。因此用户会遇到有时修改了 hosts 文件但并不生效的情况，一般这时候我们想办法清空 (刷新) 一下系统的 DNS 缓存即可。

如何清空 DNS 缓存？

• 在 Windows 下命令行执行：ipconfig /flushdns
• 在 macOS 下执行命令：sudo killall -HUP mDNSResponder
• 如果你使用 Chrome 浏览器，那么可以访问：chrome://net-internals/#dns，然后点击「Clear host cache」按钮来清空浏览器里的 DNS 缓存。

👉 参考：缓存详解 | 介绍Hosts文件和DNS及DNS的解析过程 | 终于明白了DNS - 知乎

👉 参考：DNS解析过程 - 查找DNS缓存 - 博客园 | DNS解析过程 - DNS缓存有哪些 - 简书

4. 小结 

浏览器通过向 DNS 服务器发送域名，DNS 服务器查询到与域名相对应的 IP 地址，然后返回给浏览器，浏览器再将 IP 地址打在协议上，同时请求参数也会在协议搭载，然后一并发送给对应的服务器。接下来介绍向服务器发送 HTTP 请求阶段，HTTP 请求分为三个部分：TCP 三次握手、http 请求响应信息、关闭 TCP 连接。

三、TCP 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。

1. TCP 三次握手的过程如下：

• 客户端发送一个带 SYN=1，Seq=X 的数据包到服务器端口（第一次握手，由浏览器发起，告诉服务器我要发送请求了）
• 服务器发回一个带 SYN=1， ACK=X+1， Seq=Y 的响应包以示传达确认信息（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）
• 客户端再回传一个带 ACK=Y+1， Seq=Z 的数据包，代表“握手结束”（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）

2. 为啥需要三次握手

TCP 三次握手的目的是：为了防止已经失效的连接请求报文发送到服务端，服务端因而产生不必要的响应开销。 

在谢希仁著《计算机网络》第四版中讲“三次握手”的目的是“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”。在另一部经典的《计算机网络》一书中讲“三次握手”的目的是为了解决“网络中存在延迟的重复分组”的问题。 

四、发送 HTTP 请求

TCP 三次握手结束后，开始发送 HTTP 请求报文。
请求报文由请求行（request line）、请求头（header）、空行、请求体四个部分组成，如下图所示：

 
1. 请求行包含请求方法、URL、协议版本

• 请求方法包含 8 种：GET、POST、PUT、DELETE、PATCH、HEAD、OPTIONS、TRACE。
• URL 即请求地址，由 <协议>：//<主机>：<端口>/<路径>?<参数> 组成
• 协议版本即 http 版本号

POST  /chapter17/user.html HTTP/1.1

以上代码中“POST”代表请求方法，“/chapter17/user.html”表示 URL，“HTTP/1.1”代表协议和协议的版本。现在比较流行的是 Http1.1 版本

2. 请求头包含请求的附加信息，由关键字 / 值对组成，每行一对，关键字和值用英文冒号“:”分隔。

请求头部通知服务器有关于客户端请求的信息。它包含许多有关的客户端环境和请求正文的有用信息。其中，比如：Host，表示主机名，虚拟主机；Connection，是HTTP/1.1 增加的，使用 keepalive，即持久连接，一个连接可以发多个请求；User-Agent，请求发出者，兼容性以及定制化需求。

3. 请求体，可以承载多个请求参数的数据，包含回车符、换行符和请求数据，并不是所有请求都具有请求数据。

name=tom&password=1234&realName=tomson

上面代码，承载着 name、password、realName 三个请求参数。

五、服务器处理请求并返回 HTTP 报文

1. 服务器

服务器是网络环境中的高性能计算机，它侦听网络上的其他计算机（客户机）提交的服务请求，并提供相应的服务，比如网页服务、文件下载服务、邮件服务、视频服务。而客户端主要的功能是浏览网页、看视频、听音乐等等，两者截然不同。 每台服务器上都会安装处理请求的应用——web server。常见的 web server 产品有 apache、nginx、IIS 或 Lighttpd 等。

web server 担任管控的角色，对于不同用户发送的请求，会结合配置文件，把不同请求委托给服务器上处理相应请求的程序进行处理（例如 CGI 脚本，JSP 脚本，servlets，ASP 脚本，服务器端 JavaScript，或者一些其它的服务器端技术等），然后返回后台程序处理产生的结果作为响应。

2. MVC 后台处理阶段

后台开发现在有很多框架，但大部分都还是按照 MVC 设计模式进行搭建的。

MVC 是一个设计模式，将应用程序分成三个核心部件：模型（model）-- 视图（view）--控制器（controller），它们各自处理自己的任务，实现输入、处理和输出的分离。

1、视图（view）

它是提供给用户的操作界面，是程序的外壳。

2、模型（model）

模型主要负责数据交互。在 MVC 的三个部件中，模型拥有最多的处理任务。一个模型能为多个视图提供数据。

3、控制器（controller）

它负责根据用户从"视图层"输入的指令，选取"模型层"中的数据，然后对其进行相应的操作，产生最终结果。控制器属于管理者角色，从视图接收请求并决定调用哪个模型构件去处理请求，然后再确定用哪个视图来显示模型处理返回的数据。

这三层是紧密联系在一起的，但又是互相独立的，每一层内部的变化不影响其他层。每一层都对外提供接口（Interface），供上面一层调用。

至于这一阶段发生什么？简而言之，首先浏览器发送过来的请求先经过控制器，控制器进行逻辑处理和请求分发，接着会调用模型，这一阶段模型会获取 redis db 以及 MySQL 的数据，获取数据后将渲染好的页面，响应信息会以响应报文的形式返回给客户端，最后浏览器通过渲染引擎将网页呈现在用户面前。

3. http 响应报文

响应报文由响应行（request line）、响应头部（header）、响应主体三个部分组成。如下图所示：

(1) 响应行包含：协议版本，状态码，状态码描述

状态码规则如下：

• 1xx：指示信息--表示请求已接收，继续处理。
• 2xx：成功--表示请求已被成功接收、理解、接受。
• 3xx：重定向--要完成请求必须进行更进一步的操作。
• 4xx：客户端错误--请求有语法错误或请求无法实现。
• 5xx：服务器端错误--服务器未能实现合法的请求。

(2) 响应头部包含响应报文的附加信息，由 名/值 对组成

(3) 响应主体包含回车符、换行符和响应返回数据，并不是所有响应报文都有响应数据

六、浏览器解析渲染页面

浏览器拿到响应文本 HTML 后，接下来介绍下浏览器渲染机制

浏览器解析渲染页面分为一下五个步骤：

• 根据 HTML 解析出 DOM 树
• 根据 CSS 解析生成 CSS 规则树
• 结合 DOM 树和 CSS 规则树，生成渲染树
• 根据渲染树计算每一个节点的信息
• 根据计算好的信息绘制页面

1.根据 HTML 解析 DOM 树

• 根据 HTML 的内容，将标签按照结构解析成为 DOM 树，DOM 树解析的过程是一个深度优先遍历。即先构建当前节点的所有子节点，再构建下一个兄弟节点。
• 在读取 HTML 文档，构建 DOM 树的过程中，若遇到 script 标签，则 DOM 树的构建会暂停，直至脚本执行完毕。

2.根据 CSS 解析生成 CSS 规则树

• 解析 CSS 规则树时 js 执行将暂停，直至 CSS 规则树就绪。
• 浏览器在 CSS 规则树生成之前不会进行渲染。

3.结合 DOM 树和 CSS 规则树，生成渲染树

• DOM 树和 CSS 规则树全部准备好了以后，浏览器才会开始构建渲染树。
• 精简 CSS 并可以加快 CSS 规则树的构建，从而加快页面相应速度。

4.根据渲染树计算每一个节点的信息（布局）

• 布局：通过渲染树中渲染对象的信息，计算出每一个渲染对象的位置和尺寸
• 回流：在布局完成后，发现了某个部分发生了变化影响了布局，那就需要倒回去重新渲染。

5.根据计算好的信息绘制页面

• 绘制阶段，系统会遍历呈现树，并调用呈现器的“paint”方法，将呈现器的内容显示在屏幕上。
• 重绘：某个元素的背景颜色，文字颜色等，不影响元素周围或内部布局的属性，将只会引起浏览器的重绘。
• 回流：某个元素的尺寸发生了变化(影响了布局)，则需重新计算渲染树，重新渲染。

七、断开连接

当数据传送完毕，需要断开 tcp 连接，此时发起 tcp 四次挥手。

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• 发起方向被动方发送报文，Fin、Ack、Seq，表示已经没有数据传输了。并进入 FIN_WAIT_1 状态。(第一次挥手：由浏览器发起的，发送给服务器，我请求报文发送完了，你准备关闭吧)
• 被动方发送报文，Ack、Seq，表示同意关闭请求。此时主机发起方进入 FIN_WAIT_2 状态。(第二次挥手：由服务器发起的，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)
• 被动方向发起方发送报文段，Fin、Ack、Seq，请求关闭连接。并进入 LAST_ACK 状态。(第三次挥手：由服务器发起，告诉浏览器，我响应报文发送完了，你准备关闭吧)
• 发起方向被动方发送报文段，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。(第四次挥手：由浏览器发起，告诉服务器，我响应报文接受完了，我准备关闭了，你也准备吧)

TCP 四次挥手的目的是：为确保收发双方数据传输的完整性。

那四次分手又是为何呢？TCP协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的运输层通信协议。TCP是全双工模式，这就意味着，当主机1发出FIN报文段时，只是表示主机1已经没有数据要发送了，主机1告诉主机2，它的数据已经全部发送完毕了；但是，这个时候主机1还是可以接受来自主机2的数据；当主机2返回ACK报文段时，表示它已经知道主机1没有数据发送了，但是主机2还是可以发送数据到主机1的；当主机2也发送了FIN报文段时，这个时候就表示主机2也没有数据要发送了，就会告诉主机1，我也没有数据要发送了，之后彼此就会愉快的中断这次TCP连接。如果要正确的理解四次分手的原理，就需要了解四次分手过程中的状态变化。💌 资料来源：https://www.bilibili.com/read/cv9734879/

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📚 参考文章

• 从输入页面地址到展示页面信息都发生了些什么？
• 前端经典面试题: 从输入 URL 到页面加载发生了什么？
• TCP 的三次握手四次挥手
• 访问 Web，tcp 传输全过程（三次握手、请求、数据传输、四次挥手）
• 浏览器发送 http 请求过程分析
• 谢希仁著《计算机网络》第四版
• 图解 http