預備知識

OSI體系結構TCP/IP相關協議結構應用層HTTP,Telnet，FTP等表示層會話層傳輸層TCP,UDP網絡層IP數據鏈路層物理層

了解到HTTP協議是建立在TCP連接基礎之上的。HTTP 是一種允許瀏覽器向服務器獲取資源的協議，是 Web 的基礎，通常由瀏覽器發起請求，用來獲取不同類型的文件， 例如 HTML 文件、CSS 文件、JavaScript 文件、圖片、視頻等。此外，HTTP 也是瀏覽器使用最廣的協議。

我們對HTTP不太了解的話都會存在這樣的疑惑，為什么再次訪問同一站點會比第一次快，登錄過一次后的網站再次訪問就處于登錄狀態等，我們 通過對HTTP請求過程的剖析來解開這些謎團。

瀏覽器端發起 HTTP 請求流程

瀏覽器輸入網址：http://time.geekbang.org/index.html，之后會完成什么步驟呢?

1、構建請求

首先，瀏覽器構建請求行信息，構建好后，瀏覽器準備發起網絡請求。

GET /index.html HTTP1.1 

2、查找緩存

在真正發起網絡請求之前，瀏覽器會先在瀏覽器緩存中查詢是否有要請求的文件。其中，瀏覽器緩存是一種在本地保存資源副本，以供下次請求時直接使用的技術。

當瀏覽器發現請求資源已經存在瀏覽器緩存中存有副本，則會攔截請求并返回該資源副本結束請求。如果查找緩存失敗，則會進入網絡請求。所以會有利于：

• 緩解服務器端壓力，提升性能
• 對于網站來說，緩存是實現快速資源加載的重要組成部分，減少了獲取資源的時間。

3、準備IP地址和端口

我們通過開頭預備知識和前文也大概了解到了HTTP和TCP的關系。瀏覽器使用 HTTP 協議作為應用層協議，用來封裝請求的文本信息;并使用 TCP/IP 作傳輸層協議將它發到網絡上，所以在 HTTP 工作開始之前，瀏覽器需要通過 TCP 與服務器建立連接。也就是說 HTTP 的內容是通過 TCP 的傳輸數據階段來實現的。

TCP和HTTP的關系示意圖：

據此，我們可以知道建立HTTP網絡請求就是，通過URL地址來解析獲取IP和端口信息，建立服務器和TCP連接。我們通過前文《TCP協議》 說到了數據包都是通過IP地址傳輸給接收方的。而我們網站一般的地址都是域名，所以需要把域名和IP地址做映射關系，即解析IP地址的系統“域名系統(DNS)”解析出 IP地址，并獲取對應端口號獲得建立連接的前置條件。換句話說，即瀏覽器請求DNS返回域名對應的IP，而請求DNS時也會查詢DNS數據緩存服務，判斷是否域名已解析過， 如果解析過則查詢直接使用，拿到IP后則判斷URL是否指明端口號，沒有則HTTP協議默認時80端口。

4、等待TCP隊列

Chrome 有個機制，同一個域名同時最多只能建立 6 個 TCP 連接，如果在同一個域名下同時有 10 個請求發生，那么其中 4 個請求會進入排隊等待狀態，直至進行中的請求完成。當然，如果當前請求數量少于 6，會直接進入下一步，建立 TCP 連接。

5、建立TCP連接

隊列等待結束后，TCP和服務器實現“三次握手”(前文TCP協議有描述)，即客戶端和服務器發送三個數據包以確認連接，實現瀏覽器和服務的連接。

6、發送HTTP請求

一旦建立了 TCP 連接，瀏覽器就可以和服務器進行通信了。而 HTTP 中的數據正是在這個通信過程中傳輸的。

HTTP請求數據格式：

首先瀏覽器會向服務器發送請求行，它包括了請求方法、請求 URI(Uniform Resource Identifier)和 HTTP 版本協議。

其中請求方式有GET，POST,PUT,Delete等，其中常用的POST會用于發送一些數據給服務器，比如登錄網站把用戶信息發送給服務器，一般 這些數據會通過請求體發送。

在瀏覽器發送請求行命令之后，還要以請求頭形式發送其他一些信息，把瀏覽器的一些基礎信息告訴服務器。比如包含了瀏覽器所使用的操作系統、瀏覽器內核等信息，以及當前請求的域名信息、Cookie等。

服務器端處理 HTTP 請求流程

1、返回請求

curl -i https://time.geekbang.org/ 

通過curl工具(或network面板)我們可以了解到服務器返回的數據格式：

首先服務器會返回響應行，包括協議版本和狀態碼。

如果出現錯誤，服務器會通過請求行的狀態碼來返回對應的處理結果，例如：

• 最常用的狀態碼是 200，表示處理成功;
• 404，表示沒有找到頁面
• 500，表示服務器錯誤

正如瀏覽器會隨同請求發送請求頭一樣，服務器也會隨同響應向瀏覽器發送響應頭。響應頭包含了服務器自身的一些信息， 比如服務器生成返回數據的時間、返回的數據類型(JSON、HTML、流媒體等類型)，以及服務器要在客戶端保存的 Cookie 等信息。

響應頭之后，服務器會發送響應體數據，通常包含了HTML的實際內容。以上為服務器響應瀏覽器的過程。

2、斷開連接

一旦服務器向客戶端返回了請求數據，它就要關閉 TCP 連接。不過如果瀏覽器或者服務器在其頭信息中加入了：

Connection:Keep-Alive 

則TCP 連接在發送后將仍然保持打開狀態，這樣瀏覽器就可以繼續通過同一個 TCP 連接發送請求。保持 TCP 連接可以省去下次請求時需要建立連接的時間，提升資源加載速度。 如果一個頁面內嵌的圖片都來自同一web站點，則初始化一個持久連接則可復用減少TCP的連接。

3、重定向

重定向返回響應行和響應頭:

狀態 301 就是告訴瀏覽器，我需要重定向到另外一個網址，而需要重定向的網址正是包含在響應頭的 Location 字段中，接下來，瀏覽器獲取 Location 字段中的地址，并使用該地址重新導航，這就是一個完整重定向的執行流程。

總結

通過http請求的完整過程，我們就知道，請求過程中DNS緩緩和頁面資源緩存會被瀏覽器緩存起來，以減少向服務器請求的資源，所以會再次請求站點時速度會快。

瀏覽器資源緩存處理過程：

從上圖的第一次請求可以看出，當服務器返回 HTTP 響應頭給瀏覽器時，瀏覽器是通過響應頭中的 Cache-Control 字段來設置是否緩存該資源。通常，我們還需要為這個資源設置一個緩存過期時長，而這個時長是通過 Cache-Control 中的 Max-age 參數來設置的。

因此在該緩存資源還未過期的情況下, 如果再次請求該資源，會直接返回緩存中的資源給瀏覽器。

如果緩存過期了，瀏覽器則會繼續發起網絡請求，并且在 HTTP 請求頭中帶上If-None-Match，服務器收到請求頭后，會根據 If-None-Match 的值來判斷請求的資源是否有更新。

• 如果沒有更新，就返回 304 狀態碼，相當于服務器告訴瀏覽器，這個緩存可以繼續使用。
• 如果資源有更新，服務器就直接返回最新資源給瀏覽器。

登錄網站，通過POST方式提交信息給服務器，服務器接收到瀏覽器提交的信息之后，查詢驗證信息正確則會生成表面用戶身份的字符串寫入響應頭的Set-Cookie字段里返回瀏覽器。

瀏覽器解析響應頭，如有Set-Cookie字段則保存在本地，當用戶再次訪問時，發起HTTP請求前瀏覽器會讀取Cookie數據并寫入請求頭發送到服務器，服務器再次判斷信息，如果 正確則展示用戶登錄狀態及用戶信息。

最后總結出瀏覽器中的HTTP請求從發起到結束一共經歷了八個階段：構建請求、查找緩存、準備 IP 和端口、等待 TCP 隊列、建立 TCP 連接、發起 HTTP 請求、服務器處理請求、服務器返回請求和斷開連接。

詳細HTTP請求流程：