3.2.2　传输过程

互联网网络传输基于TCP协议传输，TCP三次握手过程，如图3-1所示。

注意，第1次SYN是请求建立连接，并在其序列号的字段进行序列号的初始值设定。建立连接，设置为1。ACK是确认号是否有效，一般置为1。

第一次握手：建立连接时，客户端发送SYN包（SYN=1）到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认。SYN是同步序列编号（Synchronize Sequence Number）。

第二次握手：服务器收到SYN包，必须确认客户的SYN（ack=x+1），同时自己也发送一个SYN包（SYN=1），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态。

第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK（ack=y+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态，完成三次握手。

网络传输完毕后，客户端进程发出连接释放报文，并且停止发送数据。此时会经过TCP四次挥手，其过程如图3-2所示。

注意，第1次FIN是希望断开连接，一般置FIN为1。挥手处理过程如下。

1）客户端进程发出连接释放报文，并且停止发送数据，释放数据报文首部，FIN=1，序列号为seq=u，TCP规定FIN报文段不携带数据也要消耗一个序号。

2）服务器接收到连接释放报文，发出确认报文，ACK=1，ack=u+1，并且带上自身序列号seq=v，服务端进入CLOSE-WAIT（关闭等待）状态。TCP服务器通知高层的应用进程，客户端向服务器的方向就释放了，这时候处于半关闭状态，即客户端没有数据要发送，但是服务器若发送数据，客户端依然要接收。这个状态还要持续一段时间，也就是整个CLOSE-WAIT状态持续的时间。

3）收到服务器的确认请求后，客户端就进入FIN-WAIT-2（终止等待2）状态，等待服务器发送连接释放报文（在这之前还需要接收服务器发送的最后的数据）。

4）服务器将最后的数据发送完毕后，就向客户端发送连接释放报文，FIN=1，ack=u+1，由于处于半关闭状态，服务器很可能又发送了一些数据，假定此时的序列号为seq=w，那么服务器就进入了LAST-ACK（最后确认）状态，等待客户端的确认。

5）客户端收到服务器的连接释放报文后，必须发出确认，ACK=1，ack=w+1，而自己的序列号是seq=u+1，此时，客户端就进入了TIME-WAIT（时间等待）状态。注意此时TCP连接还没有释放，必须经过2MSL（最长报文段寿命）的时间后，当客户端撤销相应的TCB后，才进入CLOSED状态。

6）服务器只要收到了客户端发出的确认信息，就会立即进入CLOSED状态，同样，撤销TCB后，就结束了这次的TCP连接。可以看到，服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。

互联网中Web请求过程如图3-3所示。

注意，输入URL地址或点击URL链接后，浏览器打开呈现的请求过程具体分为以下步骤。

1）查找DNS，解析出与URL对应的IP地址（公网IP）。

2）初始化网络连接（包括TCP三次握手）。

3）发送HTTP请求。

4）通过网络传输请求到服务器。

5）Web服务器接收请求，经过处理转发到Web应用。

6）Web应用处理请求，如MVC框架，返回内容。

7）通过网络传输应答内容到前端浏览器。

8）浏览器解析从服务器返回的应答内容，并开始渲染和绘制。

9）根据HTML内容来构建DOM（文档对象模型）。

10）加载和解析样式，构建CSSOM（CSS对象模型）。

11）根据DOM和CSSOM来构建渲染树，按照文档顺序从上到下依次进行。

12）根据渲染树的过程，适当把已经构建好的部分绘制到界面上，中间会伴随着重绘和回流，循环操作，直到渲染绘制完成。

13）整个页面加载完成，触发OnLoad事件。

详细流程分析如下。

1）要通过URL将请求发送到服务器，浏览器就要知道这个URL对应的IP是什么，只有知道了IP地址，浏览器才能将请求发送到指定服务器的具体IP和端口。浏览器的DNS解析器负责把URL解析为正确的IP地址，这个解析很花时间，而且在解析过程中，浏览器不能从服务器那里下载任何东西。浏览器和操作系统提供了DNS解析缓存支持。

2）获取IP之后，浏览器会请求与服务器建立连接，TCP经过3次握手后建立连接通道。

3）浏览器真实发送HTTP请求，发送请求报文，包含请求行（包含请求方法、URI、HTTP版本信息；请求首部字段）、请求内容实体、空行。

• 通用首部字段（请求报文与响应报文都会使用的首部字段）如下。
• • Date：创建报文时间。
  • Connection：连接的管理。
  • Cache-Control：缓存的控制。
  • Transfer-Encoding：报文主体的传输编码方式。
• 请求首部字段（请求报文会使用的首部字段）如下。
• • Host：请求资源所在服务器。
  • Accept：可处理的媒体类型。
  • Accept-Charset：可接收的字符集。
  • Accept-Encoding：可接受的内容编码。
  • Accept-Language：可接受的自然语言。

4）网络开始传输请求到服务器，这个会包含很多时间，如网络阻塞时间、网络延迟时间、真正传输内容时间等。

5）Web服务器收到请求，会根据URL上下文转交给相应Web应用进行处理。

6）Web应用会进行很多处理，如filter、aop前置处理、IOC处理、创建对象，处理后会生成Response对象。熟悉Spring的读者对此过程会更清晰。

7）返回HTTP响应报文，包含状态行（包含HTTP版本、状态码、状态码的原因短语）、响应首部字段、响应内容实体、空行。

• 响应首部字段（响应报文会使用的首部字段）：
• • Accept-Ranges：可接收的字节范围。
  • Location：令客户端重新定向到的URI。
  • Server：HTTP服务器的安装信息。
• 实体首部字段（请求报文与响应报文的实体部分使用的首部字段）：
• • Allow：资源可支持的HTTP方法。
  • Content-Type：实体主类的类型。
  • Content-Encoding：实体主体适用的编码方式。
  • Content-Language：实体主体的自然语言。
  • Content-Length：实体主体的的字节数。
  • Content-Range：实体主体的位置范围，一般在发出部分请求时使用。

8）通过网络将应答内容传送回前端浏览器，先返回HTML代码，不包含图片、外部脚本、CSS等。

9）在浏览器解析页面进行渲染和绘制，具体过程如下：

a）装载和解析HTML文档，构建DOM，如果在解析过程中发现需要其他资源，如图片，浏览器会发出获取资源的请求；

b）装载和解析CSS，构建cssom；

c）根据DOM和cssom构建渲染树；

d）对渲染树节点进行布局处理，确认其屏幕位置；

e）将渲染好的节点绘制到界面上，渲染引擎不会等到所有HTML都解析完后才创建布局渲染树，而是在处理解析渲染树的同时向后端请求资源。