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数据请求:HTTP 请求流程 ​

HTTP 是一种允许浏览器向服务器获取资源的协议,是 Web 的基础,通常由浏览器发起请求,用来获取不同类型的文件,例如 HTML 文件、CSS 文件、JavaScript 文件、图片、视频等。此外,HTTP 也是浏览器使用最广的协议,所以要想学好浏览器,就要先深入了解 HTTP。

浏览器端发起 HTTP 请求流程 ​

如果你在浏览器地址栏里键入极客时间网站的地址:http://time.geekbang.org/index.html, 那么接下来,浏览器会完成哪些动作呢?下面我们就一步一步详细“追踪”下。

1. 构建请求 ​

首先,浏览器构建 请求行 信息(如下所示),构建好后,浏览器准备发起网络请求。 GET /index.html HTTP1.1

2. 查找缓存 ​

在真正发起网络请求之前,浏览器会先在浏览器缓存中查询是否有要请求的文件。其中,浏览器缓存是一种在本地保存资源副本,以供下次请求时直接使用的技术。

当浏览器发现请求的资源已经在浏览器缓存中存有副本,它会拦截请求,返回该资源的副本,并直接结束请求,而不会再去源服务器重新下载。这样做的好处有:

  • 缓解服务器端压力,提升性能(获取资源的耗时更短了);
  • 对于网站来说,缓存是实现快速资源加载的重要组成部分。

当然,如果缓存查找失败,就会进入网络请求过程了。

3. 准备 IP 地址和端口 ​

不过,先不急,在了解网络请求之前,我们需要先看看 HTTP 和 TCP 的关系。因为浏览器使用 HTTP 协议作为应用层协议,用来封装请求的文本信息;并使用 TCP/IP 作传输层协议 将它发到网络上,所以在 HTTP 工作开始之前,浏览器需要通过 TCP 与服务器建立连接。也就是说 HTTP 的内容是通过 TCP 的传输数据阶段来实现的,你可以结合下图更好地理解这二者的关系。 image.png TCP 和 HTTP 的关系示意图

4. 等待 TCP 队列 ​

现在已经把端口和 IP 地址都准备好了,那么下一部是不是可以建立 TCP 连接了呢?

答案依然是 “不行”。 Chrome 有个机制,同一个域名同时最多只能建立 6 个 TCP 连接,如果在同一个域名下同时有 10 个请求发生,那么其中 4 个请求会进入排队等待状态,直至进行中的请求完成。

当然,如果当前请求数量少于 6,会直接进入下一步,建立 TCP 连接。

5. 建立 TCP 连接 ​

排队等待结束之后,终于可以快乐的和服务器握手了,在 HTTP 工作开始之前,浏览器通过 TCP 与服务器建立连接。而 TCP 的工作方式,我在上一篇文章中已经做过详细介绍了,如果有必要,你可以自行回顾下,这里就不在重复讲述了。

6. 发送 HTTP 请求 ​

一旦建立了 TCP 连接,浏览器就可以和服务器进行通信了。而 HTTP 中的数据正是在这个通信过程中传输的。

你可以结合下图来理解,浏览器是如何发送请求信息给服务器的。 image.png HTTP 请求数据格式

首先浏览器会向服务器发送 请求行,它包括了 请求方法、请求 URL(Uniform Resource Identifier)和 HTTP 版本协议。

发送请求行,就是告诉服务器浏览器需要什么资源,最常用的请求方法是 Get。比如,直接在浏览器地址栏键入极客时间的域名(time.geekbang.org),这就是告诉服务器要 Get 它的首页资源。

另外一个常用的请求方法是 POST,它用于发送一些数据给服务器,比如登录一个网站,就需要通过 POST 方法把用户信息发送给服务器。如果使用 POST 方法,那么浏览器还要准备数据给服务器,这里准备的数据是通过 **请求体 **来发送。

在浏览器发送请求行命令之后,还要以 **请求头 **形式发送其他一些信息,把浏览器的一些基础信息告诉服务器。比如包含了浏览器所使用的操作系统、浏览器内核等信息,以及当前请求的域名信息、浏览器端的 Cookie 信息,等等。

服务器端处理 HTTP 请求流程 ​

历经千辛万苦,HTTP 的请求信息终于被送达了服务器。接下来,服务器会根据浏览器的请求信息来准备相应的内容。

1. 返回请求 ​

一旦服务器处理结束,便可以返回数据给浏览器了。你可以通过工具软件 curl 来查看返回请求数据,具体使用方法是在命令行中输入以下命令: curl -i https://time.geekbang.org/ 注意这里加上了-i 是为了返回响应行、响应头和响应体的数据,返回的结果如下图所示,你可以结合这些数据来理解服务器是如何响应浏览器的。 image.png 服务器响应的数据格式

首先服务器会返回 响应行,包括协议版本和状态码。

但并不是所有的请求都可以被服务器处理的,那么一些无法处理或者处理出错的信息,怎么办呢?服务器会通过请求行的状态码来告诉浏览器它的处理结果,比如:

  • 最常用的状态码是 200, 表示处理成功;
  • 如果没有找到页面,则会返回 404 。

状态码类型很多,这里我就不过多介绍了,网上有很多资料,你可以自行查询和学习。

随后,正如浏览器会随同请求发送请求头一样,服务器也会随同响应向浏览器发送 响应头。响应头包含了服务器自身的一些信息,比如服务器生成返回数据的时间、返回的数据类型(JSON、HTML、流媒体等类型),以及服务器要在客户端保存的 Cookie 等信息。

发送完响应头后,服务器就可以继续发送 响应体 的数据,通常,响应体就包含了 HTML 的实际内容。

以上这些就是服务器响应浏览器的具体过程。

2. 断开连接 ​

通常情况下,一旦服务器向客户端返回了请求数据,它就要关闭 TCP 连接。不过如果浏览器或者服务器在其头信息中加入了: Connection: Keep-Alive 那么 TCP 连接在发送后将仍然保持打开状态,这样浏览器就可以继续通过同一个 TCP 连接发送请求。 **保持 TCP 连接可以省去下次请求时需要建立连接的时间,提升资源加载速度。**比如,一个 Web 页面中内嵌的图片就都来自同一个 Web 站点,如果初始化了一个持久连接,你就可以复用该连接,以请求其他资源,而不需要重新再建立新的 TCP 连接。

3. 重定向 ​

到这里似乎请求流程快结束了,不过还有一种情况你需要了解下,比如当你在浏览器中打开 geekbang.org 后,你会发现最终打开的页面地址是 https://www.geekbang.org。

这两个 URL 之所以不一样,是因为涉及到了一个 重定向操作。跟前面一样,你依然可以使用 curl 来查看下请求 geekbang.org 会返回什么内容?

在控制台输入如下命令: curl -I geekbang.org 注意这里输入的参数是 -I, 和 -i 不一样,-I 表示只需要获取响应头和响应行数据,而不需要获取响应体的数据,最终返回的数据如下所示: image.png 服务器返回响应行和响应头(含重定向格式) 从图中你可以看到,响应行返回的状态码是 301,状态 301 就是告诉浏览器,我需要重定向到另外一个网址,而需要重定向的网址正是包含在响应头的 Location 字段中,接下来,浏览器获取 Location 字段中的地址,并使用该地址重新导航,这就是一个完整重定向的执行流程。这也就解释了为什么输入的是 geekbang.org,最终打开的却是 https://www.geekbang.org 了。

image.png HTTP 请求流程示意图 从图中可以看到,浏览器中的 HTTP 请求从发起到结束一共经历了如下八个阶段:构建请求、查找缓存、准备 IP 和端口、等待 TCP 队列、建立 TCP 连接、发起 HTTP 请求、服务器处理请求、服务器返回请求 和 断开连接。

然后我还通过 HTTP 请求路径解答了两个经常会碰到的问题,一个涉及到了 Cache 流程,另外一个涉及到如何使用 Cookie 来进行状态管理。

君子慎独