3.2.2　傳輸過程

互聯網網絡傳輸基于TCP協議傳輸，TCP三次握手過程，如圖3-1所示。

注意，第1次SYN是請求建立連接，并在其序列號的字段進行序列號的初始值設定。建立連接，設置為1。ACK是確認號是否有效，一般置為1。

第一次握手：建立連接時，客戶端發送SYN包（SYN=1）到服務器，并進入SYN_SENT狀態，等待服務器確認。SYN是同步序列編號（Synchronize Sequence Number）。

第二次握手：服務器收到SYN包，必須確認客戶的SYN（ack=x+1），同時自己也發送一個SYN包（SYN=1），即SYN+ACK包，此時服務器進入SYN_RECV狀態。

第三次握手：客戶端收到服務器的SYN+ACK包，向服務器發送確認包ACK（ack=y+1），此包發送完畢，客戶端和服務器進入ESTABLISHED（TCP連接成功）狀態，完成三次握手。

網絡傳輸完畢后，客戶端進程發出連接釋放報文，并且停止發送數據。此時會經過TCP四次揮手，其過程如圖3-2所示。

注意，第1次FIN是希望斷開連接，一般置FIN為1。揮手處理過程如下。

1）客戶端進程發出連接釋放報文，并且停止發送數據，釋放數據報文首部，FIN=1，序列號為seq=u，TCP規定FIN報文段不攜帶數據也要消耗一個序號。

2）服務器接收到連接釋放報文，發出確認報文，ACK=1，ack=u+1，并且帶上自身序列號seq=v，服務端進入CLOSE-WAIT（關閉等待）狀態。TCP服務器通知高層的應用進程，客戶端向服務器的方向就釋放了，這時候處于半關閉狀態，即客戶端沒有數據要發送，但是服務器若發送數據，客戶端依然要接收。這個狀態還要持續一段時間，也就是整個CLOSE-WAIT狀態持續的時間。

3）收到服務器的確認請求后，客戶端就進入FIN-WAIT-2（終止等待2）狀態，等待服務器發送連接釋放報文（在這之前還需要接收服務器發送的最后的數據）。

4）服務器將最后的數據發送完畢后，就向客戶端發送連接釋放報文，FIN=1，ack=u+1，由于處于半關閉狀態，服務器很可能又發送了一些數據，假定此時的序列號為seq=w，那么服務器就進入了LAST-ACK（最后確認）狀態，等待客戶端的確認。

5）客戶端收到服務器的連接釋放報文后，必須發出確認，ACK=1，ack=w+1，而自己的序列號是seq=u+1，此時，客戶端就進入了TIME-WAIT（時間等待）狀態。注意此時TCP連接還沒有釋放，必須經過2MSL（最長報文段壽命）的時間后，當客戶端撤銷相應的TCB后，才進入CLOSED狀態。

6）服務器只要收到了客戶端發出的確認信息，就會立即進入CLOSED狀態，同樣，撤銷TCB后，就結束了這次的TCP連接。可以看到，服務器結束TCP連接的時間要比客戶端早一些。

互聯網中Web請求過程如圖3-3所示。

注意，輸入URL地址或點擊URL鏈接后，瀏覽器打開呈現的請求過程具體分為以下步驟。

1）查找DNS，解析出與URL對應的IP地址（公網IP）。

2）初始化網絡連接（包括TCP三次握手）。

3）發送HTTP請求。

4）通過網絡傳輸請求到服務器。

5）Web服務器接收請求，經過處理轉發到Web應用。

6）Web應用處理請求，如MVC框架，返回內容。

7）通過網絡傳輸應答內容到前端瀏覽器。

8）瀏覽器解析從服務器返回的應答內容，并開始渲染和繪制。

9）根據HTML內容來構建DOM（文檔對象模型）。

10）加載和解析樣式，構建CSSOM（CSS對象模型）。

11）根據DOM和CSSOM來構建渲染樹，按照文檔順序從上到下依次進行。

12）根據渲染樹的過程，適當把已經構建好的部分繪制到界面上，中間會伴隨著重繪和回流，循環操作，直到渲染繪制完成。

13）整個頁面加載完成，觸發OnLoad事件。

詳細流程分析如下。

1）要通過URL將請求發送到服務器，瀏覽器就要知道這個URL對應的IP是什么，只有知道了IP地址，瀏覽器才能將請求發送到指定服務器的具體IP和端口。瀏覽器的DNS解析器負責把URL解析為正確的IP地址，這個解析很花時間，而且在解析過程中，瀏覽器不能從服務器那里下載任何東西。瀏覽器和操作系統提供了DNS解析緩存支持。

2）獲取IP之后，瀏覽器會請求與服務器建立連接，TCP經過3次握手后建立連接通道。

3）瀏覽器真實發送HTTP請求，發送請求報文，包含請求行（包含請求方法、URI、HTTP版本信息；請求首部字段）、請求內容實體、空行。

• 通用首部字段（請求報文與響應報文都會使用的首部字段）如下。
• • Date：創建報文時間。
  • Connection：連接的管理。
  • Cache-Control：緩存的控制。
  • Transfer-Encoding：報文主體的傳輸編碼方式。
• 請求首部字段（請求報文會使用的首部字段）如下。
• • Host：請求資源所在服務器。
  • Accept：可處理的媒體類型。
  • Accept-Charset：可接收的字符集。
  • Accept-Encoding：可接受的內容編碼。
  • Accept-Language：可接受的自然語言。

4）網絡開始傳輸請求到服務器，這個會包含很多時間，如網絡阻塞時間、網絡延遲時間、真正傳輸內容時間等。

5）Web服務器收到請求，會根據URL上下文轉交給相應Web應用進行處理。

6）Web應用會進行很多處理，如filter、aop前置處理、IOC處理、創建對象，處理后會生成Response對象。熟悉Spring的讀者對此過程會更清晰。

7）返回HTTP響應報文，包含狀態行（包含HTTP版本、狀態碼、狀態碼的原因短語）、響應首部字段、響應內容實體、空行。

• 響應首部字段（響應報文會使用的首部字段）：
• • Accept-Ranges：可接收的字節范圍。
  • Location：令客戶端重新定向到的URI。
  • Server：HTTP服務器的安裝信息。
• 實體首部字段（請求報文與響應報文的實體部分使用的首部字段）：
• • Allow：資源可支持的HTTP方法。
  • Content-Type：實體主類的類型。
  • Content-Encoding：實體主體適用的編碼方式。
  • Content-Language：實體主體的自然語言。
  • Content-Length：實體主體的的字節數。
  • Content-Range：實體主體的位置范圍，一般在發出部分請求時使用。

8）通過網絡將應答內容傳送回前端瀏覽器，先返回HTML代碼，不包含圖片、外部腳本、CSS等。

9）在瀏覽器解析頁面進行渲染和繪制，具體過程如下：

a）裝載和解析HTML文檔，構建DOM，如果在解析過程中發現需要其他資源，如圖片，瀏覽器會發出獲取資源的請求；

b）裝載和解析CSS，構建cssom；

c）根據DOM和cssom構建渲染樹；

d）對渲染樹節點進行布局處理，確認其屏幕位置；

e）將渲染好的節點繪制到界面上，渲染引擎不會等到所有HTML都解析完后才創建布局渲染樹，而是在處理解析渲染樹的同時向后端請求資源。