从输入 URL 到页面加载完成，发生了什么？

这是一个简单的经典的过程：

  • 1️⃣首先我们需要通过 DNS（域名解析系统）将 URL 解析为对应的 IP 地址，

  • 2️⃣然后与这个 IP 地址确定的那台服务器建立起 TCP 网络连接，

  • 3️⃣随后我们向服务端抛出我们的 HTTP 请求，服务端处理完我们的请求之后，

  • 4️⃣把目标数据放在 HTTP 响应里返回给客户端，

  • 5️⃣拿到响应数据的浏览器就可以开始走一个渲染的流程。渲染完毕，页面便呈现给了用户，并时刻等待响应用户的操作

    （如下图所示）

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我们将这个过程切分为如下的过程片段：

一、基础版

  1. 浏览器根据请求的URL交给DNS域名解析，找到真实IP，向服务器发起请求；
  2. 服务器交给后台处理完成后返回数据，浏览器接收文件（HTML、JS、CSS、图象等）；
  3. 浏览器对加载到的资源（HTML、JS、CSS等）进行语法解析，建立相应的内部数据结构（如HTML的DOM）；
  4. 载入解析到的资源文件，渲染页面，完成。

二、详细版

  1. 在浏览器地址栏输入URL

  2. 浏览器查看缓存，如果请求资源在缓存中并且新鲜，跳转到转码步骤

    1. 如果资源未缓存，发起新请求

    2. 如果已缓存，检验是否足够新鲜，足够新鲜直接提供给客户端，否则与服务器进行验证。

    3. 检验新鲜通常有两个HTTP头进行控制Expires和Cache-Control：

      • HTTP1.0提供Expires，值为一个绝对时间表示缓存新鲜日期
      • HTTP1.1增加了Cache-Control: max-age=,值为以秒为单位的最大新鲜时间

  3. 浏览器解析URL获取协议，主机，端口，path

  4. 浏览器组装一个HTTP（GET）请求报文

  5. 浏览器获取主机ip地址，过程如下：

    1. 浏览器缓存

    2. 本机缓存

    3. hosts文件

    4. 路由器缓存

    5. ISP DNS缓存

    6. DNS递归查询（可能存在负载均衡导致每次IP不一样）

  6. 打开一个socket与目标IP地址，端口建立TCP链接，三次握手如下：

    1. 客户端发送一个TCP的SYN=1，Seq=X的包到服务器端
    2. 服务器发回SYN=1， ACK=X+1， Seq=Y的响应包
    3. 客户端发送ACK=Y+1， Seq=Z

  7. TCP链接建立后发送HTTP请求

  8. 服务器接受请求并解析，将请求转发到服务程序，如虚拟主机使用HTTP Host头部判断请求的服务程序

  9. 服务器检查HTTP请求头是否包含缓存验证信息如果验证缓存新鲜，返回304等对应状态码

  10. 处理程序读取完整请求并准备HTTP响应，可能需要查询数据库等操作

  11. 服务器将响应报文通过TCP连接发送回浏览器

  12. 浏览器接收HTTP响应，然后根据情况选择关闭TCP连接或者保留重用，关闭TCP连接的四次握手如下：

    1. 主动方发送Fin=1， Ack=Z， Seq= X报文

    2. 被动方发送ACK=X+1， Seq=Z报文

    3. 被动方发送Fin=1， ACK=X， Seq=Y报文

    4. 主动方发送ACK=Y， Seq=X报文

  13. 浏览器检查响应状态码：是否为1XX，3XX， 4XX， 5XX，这些情况处理与2XX不同

  14. 如果资源可缓存，进行缓存

  15. 对响应进行解码（例如gzip压缩）

  16. 根据资源类型决定如何处理（假设资源为HTML文档）

  17. 解析HTML文档，构件DOM树，下载资源，构造CSSOM树，执行js脚本，这些操作没有严格的先后顺序，以下分别解释

  18. 构建DOM树：

    1. Tokenizing：根据HTML规范将字符流解析为标记
    2. Lexing：词法分析将标记转换为对象并定义属性和规则
    3. DOM construction：根据HTML标记关系将对象组成DOM树

  19. 解析过程中遇到图片、样式表、js文件，启动下载

  20. 构建CSSOM树：

    1. Tokenizing：字符流转换为标记流
    2. Node：根据标记创建节点
    3. CSSOM：节点创建CSSOM树

  21. 根据DOM树和CSSOM树构建渲染树 :

    1. 从DOM树的根节点遍历所有可见节点，不可见节点包括：1）script,meta这样本身不可见的标签。2)被css隐藏的节点，如display: none
    2. 对每一个可见节点，找到恰当的CSSOM规则并应用
    3. 发布可视节点的内容和计算样式

  22. js解析如下：

    1. 浏览器创建Document对象并解析HTML，将解析到的元素和文本节点添加到文档中，此时document.readystate为loading
    2. HTML解析器遇到没有async和defer的script时，将他们添加到文档中，然后执行行内或外部脚本。这些脚本会同步执行，并且在脚本下载和执行时解析器会暂停。这样就可以用document.write()把文本插入到输入流中。同步脚本经常简单定义函数和注册事件处理程序，他们可以遍历和操作script和他们之前的文档内容
    3. 当解析器遇到设置了async属性的script时，开始下载脚本并继续解析文档。脚本会在它下载完成后尽快执行，但是解析器不会停下来等它下载。异步脚本**禁止使用document.write()**，它们可以访问自己script和之前的文档元素
    4. 当文档完成解析，document.readState变成interactive
    5. 所有defer脚本会按照在文档出现的顺序执行，延迟脚本能访问完整文档树，禁止使用document.write()
    6. 浏览器在Document对象上触发DOMContentLoaded事件
    7. 此时文档完全解析完成，浏览器可能还在等待如图片等内容加载，等这些内容完成载入并且所有异步脚本完成载入和执行，document.readState变为complete，window触发load事件

  23. 显示页面（HTML解析过程中会逐步显示页面）

性能优化

在展开性能优化这个话题的时候，此时这个问题就非常的重要，因为后续的性能优化内容都必须以这个问题的答案为骨架展开

而所谓的性能优化，其实就是针对这五个过程进行分解，逐个击破，逐个优化。

我们整个的知识图谱，用思维导图展示如下：

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比较简洁且常用的优化方式如下：

  • content方面
    • 减少HTTP请求：合并文件、CSS精灵、inline Image
    • 减少DNS查询：DNS缓存、将资源分布到恰当数量的主机名
    • 减少DOM元素数量
  • Server方面
    • 使用CDN
    • 配置ETag
    • 对组件使用Gzip压缩
  • Cookie方面
    • 减小cookie大小
  • css方面
    • 将样式表放到页面顶部
    • 不使用CSS表达式
    • 使用<link>不使用@import
  • Javascript方面
    • 将脚本放到页面底部
    • 将javascript和css从外部引入
    • 压缩javascript和css
    • 删除不需要的脚本
    • 减少DOM访问
  • 图片方面
    • 优化图片：根据实际颜色需要选择色深、压缩
    • 优化css精灵
    • 不要在HTML中拉伸图片