浏览器:网络通讯
所需要了解的浏览器工作原理只是它的大致过程。
来共同思考一下。一个浏览器到底是如何工作的。
实际上,对浏览器的实现者来说,他们做的事情,就是把一个 URL 变成一个屏幕上显示的网页。
这个过程是这样的:
- 浏览器首先使用 HTTP 协议或者 HTTPS 协议,向服务端请求页面;
- 把请求回来的 HTML 代码经过解析,构建成 DOM 树;
- 计算 DOM 树上的 CSS 属性;
- 最后根据 CSS 属性对元素逐个进行渲染,得到内存中的位图;
- 一个可选的步骤是对位图进行合成,这会极大地增加后续绘制的速度;
- 合成之后,再绘制到界面上。
开始详细介绍之前,要建立一个感性认识。我们从 HTTP 请求回来开始,这个过程并非一般想象中的一步做完再做下一步,而是一条流水线。
从 HTTP 请求回来,就产生了流式的数据,后续的 DOM 树构建、CSS 计算、渲染、合成、绘制,都是尽可能地流式处理前一步的产出:即不需要等到上一步骤完全结束,就开始处理上一步的输出,这样我们在浏览网页时,才会看到逐步出现的页面。
首先是网络通讯的部分:
HTTP协议
浏览器首先要做的事就是根据 URL 把数据取回来,取回数据使用的是 HTTP 协议(实际上这个过程之前还有 DNS 查询,不过这里就不详细展开了。)
HTTP 标准由 IETF 组织制定。
HTTP 协议是基于 TCP 协议出现的,对 TCP 协议来说,TCP 协议是一条双向的通讯通道,HTTP 在 TCP 的基础上,规定了 Request-Response 的模式。这个模式决定了通讯必定是由浏览器端首先发起的。
HTTP 是纯粹的文本协议,它是规定了使用TCP 协议来传输文本格式的一个应用层协议。
HTTP 协议格式
HTTP Method(方法)
首先来介绍一下 request line 里面的方法部分。这里的方法跟我们编程中的方法意义类似,表示我们此次 HTTP 请求希望执行的操作类型。方法有以下几种定义:
- GET
- POST
- HEAD
- PUT
- DELETE
- CONNECT
- OPTIONS
- TRACE
浏览器通过地址栏访问页面都是 GET 方法。表单提交产生 POST 方法。
HEAD 则是跟 GET 类似,只返回请求头,多数由 JavaScript 发起
PUT 和 DELETE 分别表示添加资源和删除资源,但是实际上这只是语义上的一种约定,并没有强约束。
CONNECT 现在多用于 HTTPS 和 WebSocket。
OPTIONS 和 TRACE 一般用于调试,多数线上服务都不支持。
HTTP Status code(状态码)和 Status text(状态文本)
常见的状态码有以下几种:
-
1xx:临时回应,表示客户端请继续。
-
2xx:请求成功。
- 200:请求成功。
-
3xx:
-
301&302:永久性与临时性跳转。
-
304:跟客户端缓存没有更新。
-
-
4xx:客户端请求错误。
- 403:无权限。
- 404:表示请求的页面不存在。
- 418:It’s a teapot. 这是一个彩蛋,来自 ietf 的一个愚人节玩笑。(超文本咖啡壶控制协议)
-
5xx:服务端请求错误。
- 500:服务端错误。
- 503:服务端暂时性错误,可以一会再试。
对我们前端来说:
- 1xx 系列的状态码是非常陌生的,原因是 1xx 的状态被浏览器 http 库直接处理掉了,不会让上层应用知晓。
- 2xx 系列的状态最熟悉的就是 200,这通常是网页请求成功的标志,也是大家最喜欢的状态码。
- 3xx 系列比较复杂,301 和 302 两个状态表示当前资源已经被转移,只不过一个是永久性转移,一个是临时性转移。实际上 301 更接近于一种报错,提示客户端下次别来了。
304 又是一个每个前端必知必会的状态,产生这个状态的前提是:客户端本地已经有缓存的版本,并且在 Request 中告诉了服务端,当服务端通过时间或者 tag,发现没有更新的时候,就会返回一个不含 body 的 304 状态。
HTTP Head (HTTP 头)
HTTP 头可以看作一个键值对。原则上,HTTP 头也是一种数据,我们可以自由定义 HTTP 头和值。不过在 HTTP 规范中,规定了一些特殊的 HTTP 头。
在 HTTP 标准中,有完整的请求 / 响应头规定。
- Request Header:
- Response Header:
HTTP Request Body
HTTP 请求的 body 主要用于提交表单场景。实际上,http 请求的 body 是比较自由的,只要浏览器端发送的 body 服务端认可就可以了。一些常见的 body 格式是:
- application/json
- application/x-www-form-urlencoded
- multipart/form-data
- text/xml
我们使用 html 的 form 标签提交产生的 html 请求,默认会产生 application/x-www-form-urlencoded 的数据格式,当有文件上传时,则会使用multipart/form-data。
HTTPS
在 HTTP 协议的基础上,HTTPS 和 HTTP2 规定了更复杂的内容,但是它基本保持了 HTTP 的设计思想,即:使用上的 Request-Response 模式。
HTTPS 有两个作用:
- 确定请求的目标服务端身份,
- 保证传输的数据不会被网络中间节点窃听或者篡改。
HTTP 2
HTTP 2 是 HTTP 1.1 的升级版本。
HTTP 2.0 最大的改进有两点:
-
支持服务端推送
服务端推送能够在客户端发送第一个请求到服务端时,提前把一部分内容推送给客户端,放入缓存当中,这可以避免客户端请求顺序带来的并行度不高,从而导致的性能问题。
-
支持 TCP 连接复用。
TCP 连接复用,则使用同一个 TCP 连接来传输多个 HTTP 请求,避免了 TCP 连接建立时的三次握手开销,和初建 TCP 连接时传输窗口小的问题。