前端开发者应该明白的浏览器工作原理

野性酷女 2022-04-23 13:06 199阅读 0赞

原文地址：[banggan.github.io/2019/02/20/…][banggan.github.io_2019_02_20]

前言

作为前端开发，我们平常跟浏览器打交道的时间也是最多的。在前端面试中，一个较为经典的问题：在浏览器地址中输入url地址，敲回车，发生了什么？浏览器究竟做了什么？相信很多人脑海里都会出现个大概的轮廓，可是一到细化具体的过程就答不上来。那么，作为前端开发者，应该从哪些方面延伸来回答这个问题呢？

浏览器工作流程

对于浏览器来说，当在地址栏输入url地址，浏览器所做的事情就是把一个url变成一个在屏幕上显示的网页,大致的过程是这样的：

![在这里插入图片描述][1]

从HTTP请求回来 ，产生流式的数据，DOM的构建、CSS计算、渲染、绘制，都是尽可能的流式处理前一步的产出，不需要等待上一步完全接受才开始处理，所以我们在浏览网页的时候，才会逐步出现页面。

1.  浏览器接受url开启一个网络请求线程
2.  浏览器发出一个完整的http请求
3.  服务器接收请求到后台接收请求
4.  使用http请求请求页面
5.  把请求回来的html代码解析成DOM树
6.  CSS的可视化格式模型解析
7.  根据CSS属性对元素进行渲染，得到内存中的位图
8.  对位图的合成
9.  绘制页面

浏览器接受url开启网络请求线程

第一点主要涉及的是浏览器的进程、线程模型以及JS的运行机制：

多进程的浏览器

大多数浏览器是多进程的，有一个主控进程，以及每一个tab页面都会新开一个进程（某些情况下多个tab会合并进程） 进程可能包括主控进程，插件进程，GPU，tab页（浏览器内核）等等。

*  Browser进程：浏览器的主进程（负责协调、主控），只有一个
 *  第三方插件进程：每种类型的插件对应一个进程，仅当使用该插件时才创建
 *  GPU进程：最多一个，用于3D绘制
 *  浏览器渲染进程（内核）：默认每个Tab页面一个进程，互不影响，控制页面渲染，脚本执行，事件处理等（有时候会优化，如多个空白tab会合并成一个进程）

多线程的浏览器内核

每一个tab页面可以看作是浏览器内核进程，然后这个进程是多线程的，它有几大类子线程：

*  GUI线程
 *  JS引擎线程
 *  事件触发线程
 *  定时器线程
 *  网络请求线程

开启网络线程发出一个完整的http请求

该部分主要包括：dns查询、tcp/ip请求构建、五层因特网等内容

DNS查询

如果输入的是域名，需要进行dns解析成IP，大致流程：

*  如果浏览器有缓存，直接使用浏览器缓存，否则使用本机缓存，再没有的话就是用host
 *  如果本地没有，就向dns域名服务器查询（当然，中间可能还会经过路由，也有缓存等），查询到对应的IP。

tcp/ip请求

> 这里的tcp/ip请求需要了解3次握手规则建立连接以及断开连接时的四次挥手,可以参考之前的博客：[blog.csdn.net/bangbanggan…][blog.csdn.net_bangbanggan]

五层因特网协议

其实这个概念挺难记全的，记不全没关系，但是要有一个整体概念。 其实就是一个概念：从客户端发出http请求到服务器接收，中间会经过一系列的流程。 简括就是：从应用层的发送http请求，到传输层通过三次握手建立tcp/ip连接，再到网络层的ip寻址，再到数据链路层的封装成帧，最后到物理层的利用物理介质传输。 当然，服务端的接收就是反过来的步骤。 五层因特尔协议栈其实就是： 1.应用层(dns,http) 2.传输层(tcp,udp) 建立tcp连接（三次握手） 3.网络层(IP,ARP) IP寻址 4.数据链路层(PPP) 5.物理层 OSI七层框架： 物理层、 数据链路层、 网络层、 传输层、 会话层、 表示层、 应用层。 表示层：主要处理两个通信系统中交换信息的表示方式，包括数据格式交换，数据加密与解密，数据压缩与终端类型转换等 会话层：它具体管理不同用户和进程之间的对话，如控制登陆和注销过程

网络通讯HTTP协议

HTTP协议是基于TCP协议出现的，在TCP的基础上规定了Request-Response的模型，决定了通讯必须由浏览器端发起的，首先来了解下HTTP协议的格式：

HTTP协议格式

HTTP协议大致可以分成以下部分：其中path是请求路径、version是固定的字符串，依次介绍下面的每个部分：

![在这里插入图片描述][1 1]

HTTP Method 请求方法

在requestline里面的方法部分，表示HTTP的操作类型，常见的几种请求方法如下：

*  GET：浏览器通过地址访问页面均属于get请求
 *  POST：常见的表单提交
 *  HEAD ：跟get类似，区别在于只返回请求头
 *  PUT：表示添加资源
 *  DELETE：表示删除资源
 *  CONNECT： 多用于HTTPS和WebSocket
 *  OPTIONS
 *  TRACE

HTTP Status code状态码

常见的状态码有以下几种：

*  1xx：临时回应
 *  2xx：请求成功，如200
 *  3xx：请求目标有变化，如301和302表示临时和永久重定向，304表示客户端没有更新内容
 *  4xx;请求错误，如403无权限，404访问的资源不存在
 *  5xx：服务端错误，如500服务端错误，503服务端暂时错误等

在前端开发中，最熟悉的系列无非是大家都喜欢的200请求成功的标志，在面试中，问得较多的是304缓存问题和301、302重定向的问题。

HTTP HEAD（HTTP头）

HTTP头可以看做是一个键值对，在HTTP标准中，Request Header如下图：

![在这里插入图片描述][1 2]

Response Header如下图：

![在这里插入图片描述][1 3]

在实际的开发中，完整的列表可以参考rfc2616标准。

HTTP Request Body

HTTP请求的body主要用于表单的提交，常见的body格式：

*  application/json
 *  application/x-www-form-urlencoded:使用form标签提交的html请求，默认产生
 *  multipart/form-data:当有文件上传时，使用的格式

HTTPS

HTTPS在HTTP的基础上增加了两个作用，一是确定请求的目标服务端身份，二是保证传输的数据不会被篡改或者窃听，该协议使用加密通道来传输HTTP内容，所以首先需要与服务端简历TLS加密通道。可以在此处查看详情：[tools.ietf.org/html/rfc281…][tools.ietf.org_html_rfc281]

HTTP2

HTTP2是HTTP1.1的升级版，有两大改进：一是支持服务端推送，二是支持TCP链接复用：则使用同一个TCP链接来传输多个HTTP请求。详情见:[tools.ietf.org/html/rfc754…][tools.ietf.org_html_rfc754]

构建DOM树

当浏览器使用HTTP向服务端请求页面后，那么如何去解析请求回来的HTML代码、构建DOM树呢？

![在这里插入图片描述][1 4]

字符流如何解析成词

首先浏览器读取获取的HTML，根据指定的文件编码方式如UTF-8转换为字符流，再将字符串转换为词Token。那什么是词？词是编译原理中的最小单元，如标签开始、属性、标签结束、注释、CDATA节点。Token会标识出当前Token的种类。举个列子： `<p class="a" >hello</p>`

这里就可以拆分成<p（p标签的开始）、class="a"（属性）、>（p标签的结束）、hello（文本）、`</p>`（结束标签）

构建DOM树

接下来就是将词变成DOM树。在构建DOM树时，是一边生成Token一边消耗Token来生成节点的。

1.  `<html>`
2.  `<head>`
3.  `<title>Web page parsing</title>`
4.  `</head>`
5.  `<body>`
6.  `<div>`
7.  `<h1>Web page parsing</h1>`
8.  `<p>This is an example Web page.</p>`
9.  `</div>`
10. `</body>`
11. `</html>`
12. `复制代码`

构建的DOM树：

![在这里插入图片描述][1 5]

构建CSSOM

在构建完DOM树，当前的对象只包含节点和属性，没有任何样式信息，那么浏览器是如何给DOM树添加CSS属性呢？我们知道浏览器是流式的处理整个过程，我们拿到DOM树构造好的元素，依次去检查他匹配的规则，再根据规则的优先级，做覆盖和调整。

构建渲染树

当CSSOM树和DOM树都得到之后，将两个树进行合并就得到了渲染树：

![在这里插入图片描述][1 6]

布局与绘制

当浏览器生成渲染树以后，就会根据渲染树来进行布局。在这个过程中，每一个元素都要要弄清楚各个节点在页面中的确切位置和大小，把对应的盒变为相应的位图。一个元素可能对应多个盒（如内联元素，可能被分成多行）每一个盒都对应着一个位图。合成把部分位图合成变成合成层。最终的绘制过程就是把位图合成层绘制到屏幕上。 这里提一个常见的问题，重绘和回流？具体的相关知识参考：[segmentfault.com/a/119000001…][segmentfault.com_a_119000001]

总结

浏览器的工作流程大致就是：

> 构建DOM树-构建CSSOM-构建渲染树-布局-绘制

转载：https://juejin.im/post/5c6d4b6551882562c704f996

[banggan.github.io_2019_02_20]: https://link.juejin.im/?target=https%3A%2F%2Fbanggan.github.io%2F2019%2F02%2F20%2F%25E5%2589%258D%25E7%25AB%25AF%25E5%25BC%2580%25E5%258F%2591%25E8%2580%2585%25E5%25BA%2594%25E8%25AF%25A5%25E6%2598%258E%25E7%2599%25BD%25E7%259A%2584%25E6%25B5%258F%25E8%25A7%2588%25E5%2599%25A8%25E5%25B7%25A5%25E4%25BD%259C%25E5%258E%259F%25E7%2590%2586%2F
[1]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2019/2/20/1690aee1a258241b?imageView2/0/w/1280/h/960/format/webp/ignore-error/1
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[1 2]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2019/2/20/1690aee1a27d4803?imageView2/0/w/1280/h/960/format/webp/ignore-error/1
[1 3]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2019/2/20/1690aee1a29607f3?imageView2/0/w/1280/h/960/format/webp/ignore-error/1
[tools.ietf.org_html_rfc281]: https://link.juejin.im/?target=https%3A%2F%2Ftools.ietf.org%2Fhtml%2Frfc2818
[tools.ietf.org_html_rfc754]: https://link.juejin.im/?target=https%3A%2F%2Ftools.ietf.org%2Fhtml%2Frfc7540
[1 4]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2019/2/20/1690aee1a2a26ae2?imageView2/0/w/1280/h/960/format/webp/ignore-error/1
[1 5]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2019/2/20/1690aeeed5aed3a4?imageView2/0/w/1280/h/960/format/webp/ignore-error/1
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