(每日一问)计算机网络:浏览器输入一个地址到跳出网页这个过程中发生了哪些事情?(废话少说版)

(每日一问)计算机网络:浏览器输入一个地址到跳出网页这个过程中发生了哪些事情?(废话少说版)

在现代Web浏览器中,当你输入一个网址并按下回车键后,浏览器开始从服务器获取数据,直到完整呈现网页,这一过程涉及到多个步骤和技术。这也是面试中常问的内容,但现有的关于它的解释,一些博客讲解过于繁琐,没有重点且不便记忆为了解决这个问题,我特地原创了一篇简短精炼便于直接背诵的面经


从输入网址到网页显示,浏览器经历了DNS解析、建立TCP连接、发送HTTP请求、接收并渲染页面、以及处理后续资源加载等步骤 。本文尽可能详略得当的介绍了这些步骤的原理,并通过代码示例和图示帮助读者更好地理解浏览器背后的工作机制。

文章目录

一、DNS 解析:从域名到IP地址

1.1 输入网址与域名系统的作用

当你在浏览器中输入一个网址(例如www.example.com)并按下回车,首先发生的是DNS(域名系统)解析。DNS的作用是将用户输入的域名转换为服务器的IP地址,这是因为浏览器和服务器之间的通信是通过IP地址进行的。

1.2 DNS 解析过程

  • 浏览器检查本地缓存、操作系统缓存,甚至是路由器和 ISP 的缓存中是否已有该域名对应的 IP 地址。
  • 如果没有找到,浏览器会向 DNS 服务器(域名系统服务器)发送一个请求,询问www.example.com对应的 IP 地址是什么。
  • DNS 服务器返回域名对应的 IP 地址(例如192.0.2.1),该地址唯一标识了你要访问的服务器。

示例代码:通过Java代码演示如何获取域名的IP地址。

java 复制代码
import java.net.InetAddress;  // 导入用于IP地址操作的类

public class DNSLookup {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 获取域名的IP地址
            InetAddress address = InetAddress.getByName("www.example.com");  
            System.out.println("IP Address: " + address.getHostAddress());  // 打印出IP地址
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();  // 如果解析失败,则输出错误信息
        }
    }
}

解释 :这个代码示例展示了如何使用Java获取一个域名的IP地址。InetAddress.getByName("www.example.com") 方法将域名转换为IP地址,模拟了浏览器的DNS解析过程。

二、建立连接:TCP 三次握手

2.1 什么是TCP三次握手?

获得IP地址后,浏览器需要与服务器建立连接,这通常通过TCP协议完成。TCP协议保证了数据传输的可靠性。在正式发送数据之前,浏览器和服务器之间需要通过三次握手来确认彼此的连接。

2.2 TCP 三次握手的步骤

  1. 第一次握手:浏览器向服务器发送一个SYN(同步)包,表示请求建立连接。
  2. 第二次握手:服务器收到SYN包后,返回一个SYN-ACK包,表示同意建立连接。
  3. 第三次握手:浏览器收到SYN-ACK包后,发送一个ACK(确认)包,连接正式建立。

Browser Server SYN (建立连接) SYN-ACK (确认) ACK (建立连接确认) Browser Server

解释:这个图示展示了TCP三次握手的过程,从浏览器发送请求到服务器确认连接建立的过程。

三、发送请求:HTTP/HTTPS 请求的处理

3.1 浏览器发送HTTP/HTTPS请求

连接建立后,浏览器将发送HTTP请求获取网页数据。如果是HTTPS请求,则会在发送请求前通过TLS/SSL进行加密通信,确保数据的安全性。

引申:HTTP 与 HTTPS 的区别

3.2 HTTP请求的内容

HTTP请求包括请求方法(如GET、POST)、请求头、以及可选的请求体。请求头包含了用户代理、可接受的响应类型、cookies等信息。

引申:GET请求和POST请求的区别

示例代码:发送一个简单的HTTP GET请求。

java 复制代码
import java.net.HttpURLConnection;  // 导入用于HTTP连接的类
import java.net.URL;  // 导入用于处理URL的类

public class HttpGetRequest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建URL对象
            URL url = new URL("http://www.example.com");
            // 打开HTTP连接
            HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) url.openConnection();  
            // 设置请求方法为GET
            connection.setRequestMethod("GET");  
            
            // 获取响应码
            int responseCode = connection.getResponseCode();  
            System.out.println("Response Code: " + responseCode);  // 打印响应码
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();  // 如果请求失败,则输出错误信息
        }
    }
}

解释:这个代码示例演示了如何通过Java发送一个HTTP GET请求并获取服务器的响应状态码。类似地,浏览器在用户输入网址后,也会向服务器发送类似的请求来获取网页数据。

四、服务器处理请求并返回响应

4.1 服务器如何处理请求?

服务器收到浏览器的请求后,会根据请求的内容执行相应的操作,如访问数据库、调用应用程序、读取文件等。服务器处理完成后,将生成的响应(包括HTML、CSS、JavaScript等资源)发送回浏览器。

4.2 HTTP响应的内容

HTTP响应通常包括状态码(如200表示成功),响应头,以及响应体(实际的数据内容,如HTML文档)。

五、浏览器渲染页面:从HTML到最终显示

接收HTML 解析HTML 构建DOM树 解析CSS 构建CSSOM树 构建渲染树 布局计算 绘制并显示页面

5.1 浏览器接收并解析HTML

浏览器接收到服务器返回的HTML后,开始解析HTML文档,并构建DOM树(Document Object Model)。同时,浏览器会解析并下载HTML文档中引用的CSS样式表、JavaScript文件、图片等资源。

5.2 构建渲染树并布局

浏览器根据DOM树和CSSOM树(CSS对象模型)构建渲染树(Render Tree),然后计算每个元素的布局,确定其在页面中的位置和大小。

5.3 绘制页面并显示

最后,浏览器根据渲染树绘制页面内容,并将其显示在屏幕上。

解释:这幅图展示了浏览器如何从接收HTML开始,经过一系列的解析和计算步骤,最终将网页内容绘制到屏幕上的过程。

六、持续加载与交互

6.1 异步加载资源

在页面显示后,浏览器还可能会继续加载其他资源,如通过JavaScript的异步请求(AJAX,Asynchronous Javascript And XML(异步JavaScript和XML))来动态获取数据并更新页面内容。

6.2 用户交互与新请求

用户可以与网页进行交互,如点击按钮、提交表单等,这些操作可能会触发新的HTTP请求,重新经历之前的流程。

七、 关闭连接

TCP 四次挥手:当浏览器和服务器都确认不会再发送数据时,TCP 连接会通过四次挥手关闭。下面是TCP四次挥手的信令图:
Browser Server FIN (第一次挥手,浏览器发送 FIN 包,表示数据发送完毕,不再发送数据) ACK (第二次挥手,服务器收到 FIN 包后,发送 ACK 包,确认收到) FIN (第三次挥手,服务器发送 FIN 包,表示服务器的数据也发送完毕) ACK (第四次挥手,浏览器收到服务器的 FIN 包后,发送 ACK 包确认,至此连接关闭) Browser Server

解释

  • 第一次挥手:浏览器向服务器发送FIN包,表示数据发送完毕,不再发送数据。
  • 第二次挥手:服务器收到FIN包后,向浏览器发送ACK包,表示确认收到。
  • 第三次挥手:服务器也发送一个FIN包,表示服务器的数据也发送完毕。
  • 第四次挥手:浏览器收到服务器的FIN包后,发送ACK包确认,至此连接关闭。

通过这个信令图,可以直观地看到TCP四次挥手的过程是如何关闭一个TCP连接的。

八、总结(可以直接跳过看总结)

在从浏览器输入网址到最终呈现网页的过程中,涉及到多个关键步骤,概括如下:

  1. DNS解析:将用户输入的域名转换为服务器的IP地址,以便浏览器能够找到目标服务器。

  2. 建立连接:通过TCP三次握手建立可靠的通信连接,确保数据能够稳定传输。

  3. 发送请求:浏览器通过HTTP或HTTPS协议向服务器发送请求,以获取网页所需的资源和数据。

  4. 服务器处理并响应:服务器处理请求,生成并返回HTML、CSS、JavaScript等内容,供浏览器渲染。

  5. 浏览器渲染页面:浏览器解析并构建DOM树、CSSOM树和渲染树,最终将网页内容绘制到用户的屏幕上。

  6. 持续加载与交互:页面渲染完成后,浏览器可能会继续加载其他资源,并响应用户的交互操作。

  7. 关闭连接:通过TCP四次挥手,浏览器和服务器之间的连接在数据传输完毕后被关闭。

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