我认为这无疑是最受欢迎的软件工程师的（Software Engineer） 面试问题 之一。最近有人说这个问题曾出现在 抖音Tiktok 的面试中。
要回答面试中的“当你在浏览器中输入 https://www.google.com 时会发生什么？”这个问题，可以按步骤详细说明整个过程，涉及 DNS 查找、TCP/SSL 握手、请求处理和页面渲染。以下是全面的解释：
URL 解析
当你输入 URL https://www.google.com 并按下回车时：
- 协议：浏览器识别出协议是 https，意味着它将使用 HTTP 加密传输（TLS）。
- 主机：浏览器识别出 www.google.com 是域名。
- 路径：默认路径是 /，因为没有提供具体路径，表示请求主页。
DNS 查找
浏览器需要将域名 www.google.com 转换为一个 IP 地址。这个过程分为几个步骤：
- 浏览器缓存：浏览器 首先检查自己的缓存，看看是否已有 www.google.com 的 IP 地址。
- 操作系统缓存：如果未找到，浏览器会向操作系统请求缓存。
- 路由器缓存：如果操作系统没有该 IP，路由器会检查它的缓存。
- ISP DNS 服务器：如果依然未找到，路由器会查询 ISP 的 DNS 服务器。
- 递归 DNS 查找：如果 ISP 没有缓存 IP，DNS 服务器会递归查询 DNS 层次结构（根 DNS 服务器、顶级域名服务器、权威 DNS 服务器）。最终，www.google.com 的 IP 地址被解析出来（例如，142.250.72.196）。
建立 TCP 连接
知道 IP 地址后，浏览器需要与 Google 服务器建立连接，使用以下步骤：
TCP 三次握手：
- SYN：客户端（浏览器）向服务器发送 SYN（同步）包，启动连接。
- SYN-ACK：服务器响应 SYN-ACK（同步确认）包。
- ACK：客户端发送 ACK 包，连接建立。
SSL/TLS 握手（针对 HTTPS）
由于使用的是 HTTPS，浏览器与服务器通过 SSL/TLS 建立加密连接：
- 浏览器与服务器协商加密协议（TLS 版本）并交换加密密钥。
- 服务器发送其 SSL 证书，浏览器验证该证书以确保服务器身份。
- 生成会话密钥，用于加密接下来的通信。
HTTP 请求
建立安全连接后，浏览器向服务器发送 HTTP GET 请求：
- 方法：GET
- 请求头：包括浏览器类型、cookies 和缓存信息。
- 主机：www.google.com
- 路径：/
服务器处理
Google 的服务器位于 负载均衡器 后面，接收请求：
请求可能会通过多个反向代理和负载均衡器处理，通常分布在多个数据中心，以确保可用性和性能。
Google 的 Web 服务器处理请求，检查所请求的资源（Google 的主页），并准备响应。
HTTP 响应
服务器返回一个 HTTP 200 OK 响应，并将必要的 HTML、CSS、JavaScript 和其他资源发送到浏览器。
响应包括响应头（如 Content-Type、Cache-Control）以及响应体（Google 主页的 HTML 内容）。
浏览器渲染
浏览器现在获取了 HTML 并开始渲染页面：
- HTML 解析：浏览器解析 HTML 以构建 DOM（文档对象模型）。
- CSS 解析：下载并应用任何链接或嵌入的 CSS 样式表以设置 DOM 元素的样式。
- JavaScript 执行：下载并执行 JavaScript。JavaScript 可能进一步修改 DOM 或发送额外的网络请求（如 AJAX）以动态更新页面。
- 渲染：浏览器的渲染引擎将解析和样式化的内容绘制到屏幕上，形成可见的网页。
附加资源请求
当浏览器解析 HTML 时，它会识别出额外的资源（图片、样式表、JavaScript 文件）需要加载：
这些资源通过额外的 HTTP/HTTPS 请求获取。这个过程会通过多个并行连接重复进行，以 快速下载和渲染资源。
浏览器缓存与优化
浏览器会根据缓存头（如 Cache-Control、ETag）缓存某些资源（图片、脚本、样式表）。
现代浏览器使用诸如 HTTP/2 多路复用等优化技术，通过单个 TCP 连接下载多个资源，从而减少延迟。
最终页面显示
一旦所有资源下载、解析和渲染完成，用户可以与完全加载的页面进行交互。进一步的用户操作（点击、输入等）可能会触发更多的网络请求（如提交表单、AJAX 更新）。
加分点
- CDN（内容分发网络）：Google 使用 CDN 从地理位置较近的服务器提供内容，减少延迟并提高加载速度。
- 安全功能：HSTS（HTTP 严格传输安全）确保所有请求都通过 HTTPS 进行。Google 的证书绑定技术确保服务器的 SSL 证书未被篡改。
- Service Workers：如果启用，Service Worker 可能会拦截请求，提供缓存响应或启用离线功能。
这份详细的说明涵盖了从用户输入 URL 到浏览器最终渲染页面的所有关键步骤，涉及 DNS、TCP/IP、TLS、HTTP 和浏览器渲染等内容，适合系统设计或软件工程面试。
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