浏览器是网络世界里至关重要的工具之一。下图是一个用户使用浏览器的基本用户场景:
但浏览器究竟是如何能够做到这些的呢?理解浏览器的工作流程和原理,所谓知其然而知其所以然,一定会对我们的工作有所裨益。
首先我们了解下常用的浏览器和浏览器的组成部分。
常用浏览器
常用的桌面浏览器有Chrome,Internet Explorer, Firefox,Safari, Opera。
常用的移动设备浏览器: Android浏览器,iPhone浏览器,Chrome,Opera Mini,Opera Mobile, UC浏览器等等。
浏览器组成
浏览器主要分成以下7部分:
1. UI – The User Interface
其实就是浏览器呈现给用户的所有用户接口。包括地址栏,前进/后退/刷新按钮,书签菜单,历史记录等等。
2. 浏览器引擎 – The Browser Engine
统领UI和渲染引擎,在他们之间传递数据和指令。
3. 渲染引擎 – The Rendering Engine
负责显示请求的内容, 可能是HTML,图片,PDF等,渲染引擎会对这些内容进行解析,然后将解析后的内容显示在浏览器窗口。
不同的浏览器使用不同的渲染引擎:
浏览器
渲染引擎(开发语言)
Chrome
Blink (c++)
Opera
Blink (c++)
Safari
Webkit (c++)
FireFox
Gecko (c++)
Edge
EdgeHTML (c++)
IE
Trident (c++)
WebKit是一个开源渲染引擎,其刚开始只是一个用于Linux平台的引擎,苹果公司对其进行了修改浏览器工作原理是怎样的,使其可以用与macOS和Windows平台。
4. 网络 – Networking
用于网络调用(针对于平台无关的统一接口,在不同的平台上使用不同的底层实现),比如HTTP请求。
5. JavaScript解释器 – JavaScript Interpreter
准确的说,应该说是JavaScript引擎,JavaScript引擎是一个子系统,用于将JS代码解析成机器码然后执行。Google V8引擎是最流行的JavaScript引擎。而不同的浏览器使用的JavaScript引擎也不尽相同:
浏览器
脚本引擎(开发语言)
Chrome
Google V8 (c++)
Opera
Google V8 (c++)
Safari
JavaScript Core (nitro)
FireFox
SpiderMonkey (c/c++)
Edge
Chakra JavaScript Engine (c++)
IE
Chakra JScript Engine (c++)
6. UI后端 – UI Backend
用于绘制基本小部件,比如组合框和窗口。UI后端会提供与平台无关的通用接口。其底层会使用操作系统的用户接口方法。
7. 数据存储 – Data Storage
这是数据持久层。浏览器需要保存各种各样的本地数据,比如cookies.浏览器也支持其它多种存储机制,比如localStorage,sessionStorage, AppCache, IndexedDB,WebSQL等。
那接下来我们来看看浏览器的工作流程。
浏览器工作流程1. 处理地址栏输入
需要指出的是:
【概念】:
2. DNS Lookup
DNS(Domain Name System)是域名系统, 可将域名解析成对应的IP地址,从而用户可以通过域名在英特网上访问特定Web 服务器提供的在线信息或服务。
当浏览器想要访问某个域名时,会首先检查缓存,如果缓存已经保存了对应的IP地址,那么DNS Lookup就不会发生;反之,下图的DNS Lookup流程会被触发:
第一步: 浏览器无法得知输入域名的IP地址,所以向DNS Resolver发起一个 DNS递归查询。这意味着DNS Resolver必须完成递归查询(recursive query),并返回给查询发起者。对于大多数用户来说,DNS Resolver是由Internet服务供应商(ISP)提供,或者使用开源DNS,比如Google DNS(8.8.8.8)和OpenDNS(208.67.222.222)。当然也可以是本地域名服务器(Local Domain Server)。
第二步:DNS Resolver本身并没有保存域名和IP地址的对应信息,所以向DNS根服务器(Root server)发起迭代查询(Iterative query),
第三步:DNS根服务器中保存了所有TLD Server的地址。DNS根服务器将与域名example.com 匹配的TLD Server(.com)的地址返回给DNS Resolver。TLD server也就是顶级域名服务器,可以是.com, .edu, .org, .net等。
第四步:DNS Resolver向.com TDL Server发起发起迭代查询。
第五步:TDL Server将example.com的Name server的IP地址返回给DNS Resolver。
第六步:DNS Resolver向example.com的Name server发起迭代查询。
第七步:Name server将example.com的IP地址返回给DNS Resolver。
第八步:DNS Resolver将example.com的IP地址返回给浏览器。
整个DNS查询过程可以看作: 我们委托朋友(DNS Resolver)帮助我们完成查询,而朋友通过递归查询各级目录,最终获得域名的IP地址,并返回给我们。其中,Root Server是根目录,查询根目录获取到次级目录com的位置;然后通过次级目录(也就是TDL Server),获取到最终目录项example.com的位置;最后从example.com(也就是Name server)获取到IP地址。
3. 建立TCP连接
当IP地址被确认后,浏览器会根据这个IP,通过TCP三次握手(TCP three-way handshake)的方式,和服务器建立连接。
所谓TCP三次握手:
第一次: 浏览器发送一个TCP 同步包(SYNchronize package)给服务器浏览器工作原理是怎样的,等待确认。
第二次: 服务器收到SYN包,并返回一个同步确认包(SYNchronize-ACKnowledgement package)。
第三次: 浏览器收到服务器的SYN-ACK,向服务器发送一个确认包(ACKnowledgement package)。当服务器收到ACK后,TCP的socket连接就建立了。
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