摘要：客戶端發(fā)送包到服務器，并進入狀態(tài)，等待服務器確認。再進一步接收到客戶端的就進入狀態(tài)。通常情況下連接就是連接，因此連接一旦建立通訊雙方開始互發(fā)數(shù)據(jù)進行通信，直到其中一方或雙方斷開連接為止。統(tǒng)一資源定位符。

本文旨在用最通俗的語言講述最枯燥的基本知識

面試過前端的老鐵都知道，對于前端，面試官喜歡一開始先問些HTML5新增元素啊特性啊，或者是js閉包啊原型啊，或者是css垂直水平居中怎么實現(xiàn)啊之類的基礎問題，當你能倒背如流的回答這些之后，面試官臉上會劃過一絲詭異的笑容，然后晴轉(zhuǎn)多云，故作深沉的清一下嗓子問：從用戶輸入URL到瀏覽器呈現(xiàn)頁面經(jīng)過了哪些過程？如果你懂，巴拉巴拉回答了一堆，他又接著問：那網(wǎng)頁具體是如何渲染出來的呢？如果你還懂，又巴拉巴拉的回答了一堆，他還會繼續(xù)問：那你有哪些網(wǎng)頁性能優(yōu)化的經(jīng)驗呢？當你還能巴拉巴拉的回答了一堆之后，面試官這下心里就有逼數(shù)了，轉(zhuǎn)而去問你一些和技術(shù)無關的七大姑八大姨之類的事情，這時候，你就可以歡呼你的offer基本已經(jīng)到手了。

那么各位問題來了，真正輪到你去面試的時候
你能否很好的回到這些問題呢？

用戶輸入URL回車之后，瀏覽器到底做了啥？
頁面渲染的完整流程是怎樣的？
前端性能優(yōu)化有哪些經(jīng)驗？

如果不能，那我們往下走：
（有人會疑惑說不是講前端嗎？為毛要講TCP、DNS這些與前端無關的知識?別慌咯，跟著文章走吧，多學無害！）

文章提綱：

TCP
UDP
套接字socket
HTTP協(xié)議
DNS解析
HTTP請求發(fā)起和響應
頁面渲染的過程
頁面的性能優(yōu)化

TCP：Transmission Control Protocol， 傳輸控制協(xié)議，是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議。
說的這么專業(yè)，有啥用呢？
先來舉個栗子吧
還記得小時候我們做的紙杯電話么？兩個紙杯用一條繩子連到一起，兩個各拿一個紙杯把線拉直，一個對著紙杯講，一個用耳朵對著紙杯聽。

這其實就是一種最簡單的連接通信，兩人通過一根線連接起來，聲音從這邊的紙杯發(fā)出通過線傳輸?shù)搅硪粋€紙杯接收，擴展到現(xiàn)在家家戶戶都有的固定電話也是如此，它的通信也是建立在雙方可接受并且信任的基礎上進行，如：

A拿起電話，撥通0775-6532122，開始呼叫B
B聽到電話聲響起，拿起電話，此時A收到B已經(jīng)拿起電話的聲音
雙方開始講話。

回到我們的tcp協(xié)議，其實它和上面所說的電話協(xié)議差不多，只不過電話的協(xié)議是服務于電話通信，而tcp是服務于網(wǎng)絡通訊的一種協(xié)議，類似的，通訊雙方建立一次tcp連接，也需要經(jīng)過三個步驟（握手）。

客戶端發(fā)送syn包(syn=j)到服務器，并進入SYN_SEND狀態(tài)，等待服務器確認。
服務器收到syn包，必須確認客戶的SYN（ack=j+1），同時自己也發(fā)送一個SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此時服務器進入SYN_RECV狀態(tài)。
客戶端收到服務器的SYN＋ACK包，向服務器發(fā)送確認包ACK(ack=k+1)，此包發(fā)送完畢，客戶端和服務器進入ESTABLISHED狀態(tài)，完成三次握手。

上面幾個唧唧歪歪的英文看的有點懵逼，翻譯一下吧：
(大家最好記一下這些狀態(tài)碼，在服務器連接數(shù)的性能優(yōu)化中會經(jīng)常用到)

SYN:synchronous   建立聯(lián)機
ACK:acknowledgement  確認
SYN_SENT:請求連接  
SYN_RECV:服務端被動打開后,接收到了客戶端的SYN并且發(fā)送了ACK時的狀態(tài)。再進一步接收到客戶端的ACK就進入ESTABLISHED狀態(tài)。

值得注意的是：tcp在握手過程中并不攜帶數(shù)據(jù)，(就像你打電話給酒店訂房時，在確認對方是酒店客服人員之前，你也不會馬上把身份證號碼報給他吧？)，而是在三次握手完成之后，才會進行數(shù)據(jù)傳送。

至于它的應用場景，其實是根據(jù)它本身的特點而定的，比如對網(wǎng)絡通訊質(zhì)量有要求，需要保證數(shù)據(jù)準確性時，就需要用到TCP協(xié)議了，如HTTP、ftp等文件傳輸協(xié)議、或一些郵件傳輸協(xié)議（SMTP、pop等）

(UDP協(xié)議并非本文需要重點著筆的內(nèi)容，但是講到TCP了，作為他的互補兄弟，在此掠過一筆)

UDP ：User Datagram Protocol 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議
相比于TCP的面向連接需要反復確認的繁瑣步驟，UDP是一中性格特立獨行并且主觀性超強的非面向連接的協(xié)議，使用udp協(xié)議經(jīng)常通信并不需要建立連接，它只是負責把數(shù)據(jù)盡可能快的發(fā)送出去，簡單粗暴，并且不可靠，而在接收端，UDP把每個消息斷放入隊列中，接收端程序從隊列中讀取數(shù)據(jù)。

有人會說，UDP協(xié)議這么不可靠，為啥還會造出來呢？
話說回來，天底下沒有無用之人，只有你不懂用的人而已，雖然UDP不可靠，但是它的傳輸速度快，效率高，在一些對數(shù)據(jù)準確性要求不高的場景，UDP就變得很有用了，比如qq語音、qq視頻。

為什么要說嵌套字？
那是因為就像前面說的，TCP或UDP都是一種協(xié)議，也就是計算機網(wǎng)絡通信中在傳輸層的一種協(xié)議，簡單地說，就是一種約定，就像合作雙方的合同一樣，然后合同是死的，只有履行合同才是實質(zhì)性的行動，因此無論是TCP還是UDP要產(chǎn)生作用，都需要有實際的行為去執(zhí)行才能體現(xiàn)協(xié)議的作用，
那么，有什么辦法讓這些協(xié)議作用呢？
這就要說到socket了。

socket：也叫嵌套字 ，是一組實現(xiàn)TCP/UDP通信的接口API，也就是說無論TCP還是UDP，通過對scoket的編程，都可以實現(xiàn)TCP/UCP通信，作為一個通信鏈的句柄，它包含網(wǎng)絡通信必備的5種信息：

連接使用的協(xié)議
本地主機的IP地址
本地進程的協(xié)議端口
遠地主機的IP地址
遠地進程的協(xié)議端口

可見，socket包含了通信本方和對方的ip和端口以及連接使用的協(xié)議（TCP/UDP）。通信雙方中的一方（暫稱：客戶端）通過scoket（嵌套字）對另一方（暫稱：服務端）發(fā)起連接請求，服務端在網(wǎng)絡上監(jiān)聽請求，當收到客戶端發(fā)來的請求之后，根據(jù)socket里攜帶的信息，定位到客戶端，就相應請求，把socket描述發(fā)給客戶端，雙方確認之后連接就建立了。
因此套接字之間的連接過程有三個步驟：

服務器監(jiān)聽:服務器實時監(jiān)控網(wǎng)絡狀態(tài)等待客戶端發(fā)來的連接請求
客戶端請求:客戶端根據(jù)遠程主機服務器的IP地址和協(xié)議端口向其發(fā)起連接請求
連接確認:服務端收到套接字的連接請求之后，就響應請求，把服務端套接字描述發(fā)給客戶端，客戶端收到后一旦確認，則雙方建立連接，進行數(shù)據(jù)交互。

通常情況下socket連接就是TCP連接，因此socket連接一旦建立,通訊雙方開始互發(fā)數(shù)據(jù)進行通信，直到其中一方或雙方斷開連接為止。

socket在即時通訊（qq等各種聊天軟件）等應用上應用廣泛。

HTTP協(xié)議：Hypertext Transfer Protocol 也叫超文本傳送協(xié)議 ，它是一種基于TCP/IP協(xié)議棧、在表示層和應用層上的協(xié)議（TCP在傳輸層的協(xié)議），通俗一點說就是：

TCP/IP是位于傳輸層上的一種協(xié)議，用于在網(wǎng)絡中傳輸數(shù)據(jù)；
HTTP協(xié)議是應用層協(xié)議，基于TCP協(xié)議，用于包裝數(shù)據(jù)，程序使用它進行通信，可以簡單高效的處理通信中數(shù)據(jù)的傳輸和識別處理

而在現(xiàn)在應用非常廣泛的HTTP連接則是建立在HTTP協(xié)議上的、處于應用層中的一種具體應用。
上面說到socket連接一旦建立就保持連接狀態(tài)，而HTTP連接則不一樣，它基于tcp協(xié)議的短連接，也就是客戶端發(fā)起請求，服務器響應請求之后，連接就會自動斷開，不會一直保持。

前面講了tcp、udp、http...等等都是為了講一個具體問題而做的知識點鋪墊，那就是：我們開發(fā)的web應用中請求的發(fā)起和響應，是一個怎樣的底層原理。
我們都知道，web應用絕大部分都是通過HTTP來進行請求的，而URL則是HTTP用來做連接建立和傳輸數(shù)據(jù)的一種具體實現(xiàn)，因此在此要簡單講一下URL。

URL：Uniform Resource Locator 統(tǒng)一資源定位符。說白了就是網(wǎng)絡上用來標識具體資源的一個地址，包含了用戶查找該資源的信息，HTTP使用它來傳輸數(shù)據(jù)和建立連接
一個URL有以下組成部分：

協(xié)議
服務器地址（域名或IP+端口）
路徑
文件名

比如：https://www.baidu.com/index.html
其中

https://是一種協(xié)議 當然，HTTP也是 ftp也是...
www.baidu.com是服務器地址，當然你知道百度的IP也可以,例如我用ping命令得到百度的ip

14.215.177.39，那么我可以用http://14.215.177.39打開百度
index.html包含了路徑和文件名，當然通常index.html是可以省略的，所以你打開百度時，并沒有看到這個。

DNS:Domain Name Server，域名服務器。
是進行域名(domain name)和與之相對應的IP地址 (IP address)轉(zhuǎn)換的服務器。DNS中保存了一張域名(domain name)和與之相對應的IP地址 (IP address)的表，以解析消息的域名。
在平時我們進行開發(fā)時，后端提供的接口地址通常是有IP地址加上端口號（8080什么鬼的）組成的，但是當我們把網(wǎng)站發(fā)布出去時，通常都需要把IP改成用域名。
為什么呢？
你想想哦，比如谷歌的地址是89.12.21.221:9090,百度的地址是132.21.33.221:8766。。。
這么一看你根本沒有欲望是記住這些亂七八糟的數(shù)字吧？
但是域名就不一樣了，比如谷歌的google.com，百度的baidu.com 是不是一遍就記住了呢？
所以為了處理這個問題，就需要用域名去映射IP地址，達到易記易用的目的。

因此，當用戶在瀏覽器輸入https://www.baidu.com回車時，它經(jīng)歷了以下步驟：

瀏覽器根據(jù)地址去本身緩存中查找dns解析記錄，如果有，則直接返回IP地址，否則瀏覽器會查找操作系統(tǒng)中（hosts文件）是否有該域名的dns解析記錄，如果有則返回。
如果瀏覽器緩存和操作系統(tǒng)hosts中均無該域名的dns解析記錄，或者已經(jīng)過期，此時就會向域名服務器發(fā)起請求來解析這個域名。
請求會先到LDNS（本地域名服務器），讓它來嘗試解析這個域名，如果LDNS也解析不了，則直接到根域名解析器請求解析
根域名服務器給LDNS返回一個所查詢余的主域名服務器（gTLDServer）地址。
此時LDNS再向上一步返回的gTLD服務器發(fā)起解析請求。
gTLD服務器接收到解析請求后查找并返回此域名對應的Name Server域名服務器的地址，這個Name Server通常就是你注冊的域名服務器（比如阿里dns、騰訊dns等）
Name Server域名服務器會查詢存儲的域名和IP的映射關系表，正常情況下都根據(jù)域名得到目標IP記錄，連同一個TTL值返回給DNS Server域名服務器
返回該域名對應的IP和TTL值，Local DNS Server會緩存這個域名和IP的對應關系，緩存的時間有TTL值控制。
把解析的結(jié)果返回給用戶，用戶根據(jù)TTL值緩存在本地系統(tǒng)緩存中，域名解析過程結(jié)束。

如果這篇文章的主題是網(wǎng)絡通信，那到這里已經(jīng)可以告一段落了，但今天我們要講的是web應用中請求的發(fā)起和響應以及頁面渲染的原理，因此以上只是鋪墊。
在一個web程序開發(fā)中，一般都有前端和后端之分，前端負責向后端請求數(shù)據(jù)和展示頁面，后端負責接收請求和做出響應發(fā)回給前端，他們之間的協(xié)作的橋梁是什么呢？
是API
API是什么？不就是一個URL嗎？
URL又是啥呢？上面說到就是HTTP連接的一種具體的載體
因此，
無論對于前端或者是后端，理解HTTP，無論是對自身對編程的理解，還是和同事協(xié)作，都是好處大大的，
下面，根據(jù)上面各個知識點的理解，我們來整理一下并解決一下上面提到的第一個問題：
從用戶輸入URL，到瀏覽器呈現(xiàn)給用戶頁面，經(jīng)過了什么過程

用戶輸入URL，瀏覽器獲取到URL
瀏覽器(應用層)進行DNS解析（如果輸入的是IP地址，此步驟省略）
根據(jù)解析出的IP地址+端口，瀏覽器（應用層）發(fā)起HTTP請求，請求中攜帶（請求頭header（也可細分為請求行和請求頭）、請求體body），

header包含：

請求的方法（get、post、put..）
協(xié)議（http、https、ftp、sftp...）
目標url（具體的請求路徑已經(jīng)文件名）
一些必要信息（緩存、cookie之類）

body包含：
請求的內(nèi)容


請求到達傳輸層，tcp協(xié)議為傳輸報文提供可靠的字節(jié)流傳輸服務，它通過三次握手等手段來保證傳輸過程中的安全可靠。通過對大塊數(shù)據(jù)的分割成一個個報文段的方式提供給大量數(shù)據(jù)的便攜傳輸。
到網(wǎng)絡層， 網(wǎng)絡層通過ARP尋址得到接收方的Mac地址，IP協(xié)議把在傳輸層被分割成一個個數(shù)據(jù)包傳送接收方。
數(shù)據(jù)到達數(shù)據(jù)鏈路層，請求階段完成
接收方在數(shù)據(jù)鏈路層收到數(shù)據(jù)包之后，層層傳遞到應用層，接收方應用程序就獲得到請求報文。
接收方收到發(fā)送方的HTTP請求之后，進行請求文件資源（如HTML頁面）的尋找并響應報文
發(fā)送方收到響應報文后，如果報文中的狀態(tài)碼表示請求成功，則接受返回的資源（如HTML文件），進行頁面渲染。

當一個請求的發(fā)起和響應都完成之后，瀏覽器就會收到響應內(nèi)容，但瀏覽器收到的是一串串的代碼或URL鏈接，怎么把這些代碼轉(zhuǎn)化成用戶可以看得懂的界面呈現(xiàn)出來，就是瀏覽器的工作了。
目前市場上的瀏覽器已經(jīng)不下百種，各個瀏覽器根據(jù)內(nèi)核又可以分成幾大類，每一類瀏覽器對頁面的渲染原理和過程有所差異。

但總的來說，各個瀏覽器渲染頁面都基本遵循如下圖的流程：

圖中有幾處英文詞匯可能不好理解，沒關系，先做一下解釋：

HTML parser：HTML解析器，其本質(zhì)是將HTML文本解釋成DOM tree。

CSS  parser：CSS解析器，其本質(zhì)是講DOM中各元素對象加入樣式信息

JavaScript引擎：專門處理JavaScript腳本的虛擬機，其本質(zhì)是解析JS代碼并且把邏輯（HTML和CSS的操作）應用到布局中，從而按程序要的要求呈現(xiàn)相應的結(jié)果

DOM tree:文檔對象模型樹，也就是瀏覽器通過HTMLparser解析HTML頁面生成的HTML樹狀結(jié)構(gòu)以及相應的接口。

render tree：渲染樹，也就是瀏覽器引擎通過DOM Tree和CSS Rule Tree構(gòu)建出來的一個樹狀結(jié)構(gòu)，和dom tree不一樣的是，它只有要最終呈現(xiàn)出來的內(nèi)容，像或者帶有display:none的節(jié)點是不存在render tree中的。

layout：也叫reflow 重排，渲染中的一種行為。當rendertree中任一節(jié)點的幾何尺寸發(fā)生改變了，render tree都會重新布局。

repaint：重繪，渲染中的一種行為。render tree中任一元素樣式屬性（幾何尺寸沒改變）發(fā)生改變了，render tree都會重新畫，比如字體顏色、背景等變化。

所以，根據(jù)關鍵詞匯的解釋以及順著流程圖的流程，可以總結(jié)出，瀏覽器解析渲染頁面主要包括以下過程：

瀏覽器通過HTMLParser根據(jù)深度遍歷的原則把HTML解析成DOM Tree。
將CSS解析成CSS Rule Tree（CSSOM Tree）。
根據(jù)DOM樹和CSSOM樹來構(gòu)造render Tree。
layout：根據(jù)得到的render tree來計算所有節(jié)點在屏幕的位置。
paint：遍歷render樹，并調(diào)用硬件圖形API來繪制每個節(jié)點。

對于頁面渲染基本上這樣就是一個的流程，看完之后，有沒有什么感覺在實際編碼中可以優(yōu)化的點呢？沒有吧？因為很多細節(jié)都沒有講述，因此為了找到可優(yōu)化的點，在此對頁面渲染過程的幾個關鍵步驟做一下陳述：

1. HTML解析：

上面講到，HTML解析是瀏覽器的HTML解析器把HTML解析成dom tree，而在解析過程，瀏覽器根據(jù)HTML文件的結(jié)構(gòu)從上到下解析html，HTML元素是以深度優(yōu)先的方式解析，而script、link、style等標簽會使解析過程產(chǎn)生阻塞，阻塞的情況有：
外部樣式會阻塞內(nèi)部腳本的執(zhí)行。
外部樣式與外部腳本并行加載，但外部樣式會阻塞外部腳本執(zhí)行。
如果外部腳本帶有async屬性，則外部腳本的加載與執(zhí)行不受外部樣式影響
如果link標簽是動態(tài)創(chuàng)建（js生成），不管有無async屬性，都不會阻塞外部腳本的加載與執(zhí)行。

2. CSS解析:

CSS Parser作用就是將很多個CSS文件中的樣式合并解析出具有樹形結(jié)構(gòu)Style Rules，在對樣式解析的過程中，默認CSS選擇器是從右往左進行解析的。至于為什么是從右到左，而不是從左到右、也是不會從左到左...
下面舉個栗子來說一下：
假如現(xiàn)在有這樣的一個樣式:

#parent .ch1 .dh1 {}
.fh1 .ch1 .dh1{}
.ah1 .ch1 .eh1 {}
#parent .fh1 {}
.ch1 .dh1{}

我們來比較從左到右和從右到左兩種方式的結(jié)果：

從兩個圖的比較就可以看幾點：

右邊的tree復雜度要比左邊的低
右邊的tree公用樣式重合度比左邊的低
右邊的tree從根開始的節(jié)點數(shù)要比左邊的少

可能光看這幾點沒看出什么問題，但你要知道：瀏覽器中的css解析器負責css的解析，并為每個節(jié)點計算出樣式，因此雖然css解析器要做的事情不多，但要每個節(jié)點都要進行遍歷查找計算，計算量極大，因此解析的方式是決定其性能的關鍵點。
就如

#parant .a{}
和
.a{}

估計絕大多數(shù)人都會認為前者要比后者性能更優(yōu)，其實不然，在解析過程中
#paran .a{}意味著css解析器要先找到#parent再找到他下面的.a所在節(jié)點
而后者可以直接定位到.a{}因此哪一種方式更優(yōu)，顯而易見。

3. 腳本執(zhí)行:

瀏覽器解析HTML時，當遇到