浏览器从输入到输出的过程与原理一
1. 浏览器与触屏
1.1 用户输入[input]
USB键盘
键盘的USB元件通过计算机上的USB接口与USB控制器相连接，USB接口中的第一号针为它提供了5V的电压
键码值存储在键盘内部电路一个叫做"endpoint"的寄存器内
USB控制器大概每隔10ms便查询一次"endpoint"以得到存储的键码值数据，这个最短时间间隔由键盘提供
键值码值通过USB串行接口引擎被转换成一个或者多个遵循低层USB协议的USB数据包
这些数据包通过D+针或者D-针(中间的两个针)，以最高1.5Mb/s的速度从键盘传输至计算机。速度限制是因为人机交互设备总是被声明成"低速设备"（USB 2.0 compliance）
这个串行信号在计算机的USB控制器处被解码，然后被人机交互设备通用键盘驱动进行进一步解释。之后按键的码值被传输到操作系统的硬件抽象层。
虚拟键盘（触屏设备）
在现代电容屏上，当用户把手指放在屏幕上时，一小部分电流从传导层的静电域经过手指传导，形成了一个回路，使得屏幕上触控的那一点电压下降，屏幕控制器产生一个中断，报告这次“点击”的坐标。
然后移动操作系统通知当前活跃的应用，有一个点击事件发生在它的某个GUI部件上了，现在这个部件是虚拟键盘的按钮。
虚拟键盘引发一个软中断，返回给OS一个“按键按下”消息。
这个消息又返回来向当前活跃的应用通知一个“按键按下”事件。
产生中断[非USB键盘]
键盘在它的中断请求线(IRQ)上发送信号，信号会被中断控制器映射到一个中断向量，实际上就是一个整型数 。CPU使用中断描述符表(IDT)把中断向量映射到对应函数，这些函数被称为中断处理器，它们由操作系统内核提供。当一个中断到达时，CPU根据IDT和中断向量索引到对应的中断处理器，然后操作系统内核出场了。
(Windows)一个 WM_KEYDOWN 消息被发往应用程序
HID把键盘按下的事件传送给 KBDHID.sys 驱动，把HID的信号转换成一个扫描码(Scancode)，这里回车的扫描码是 VK_RETURN(0x0d)。 KBDHID.sys 驱动和 KBDCLASS.sys (键盘类驱动,keyboard class driver)进行交互，这个驱动负责安全地处理所有键盘和小键盘的输入事件。之后它又去调用 Win32K.sys ，在这之前有可能把消息传递给安装的第三方键盘过滤器。这些都是发生在内核模式。
Win32K.sys 通过 GetForegroundWindow() API函数找到当前哪个窗口是活跃的。这个API函数提供了当前浏览器的地址栏的句柄。Windows系统的"message pump"机制调用 SendMessage(hWnd, WM_KEYDOWN, VK_RETURN, lParam) 函数， lParam 是一个用来指示这个按键的更多信息的掩码，这些信息包括按键重复次数（这里是0），实际扫描码（可能依赖于OEM厂商，不过通常不会是 VK_RETURN ），功能键（alt, shift, ctrl）是否被按下（在这里没有），以及一些其他状态。
Windows的 SendMessage API直接将消息添加到特定窗口句柄 hWnd 的消息队列中，之后赋给 hWnd 的主要消息处理函数 WindowProc 将会被调用，用于处理队列中的消息。
当前活跃的句柄 hWnd 实际上是一个edit control控件，这种情况下，WindowProc 有一个用于处理 WM_KEYDOWN 消息的处理器，这段代码会查看 SendMessage 传入的第三个参数 wParam ，因为这个参数是 VK_RETURN ，于是它知道用户按下了回车键。
(Mac OS X)一个 KeyDown NSEvent被发往应用程序
中断信号引发了I/O Kit Kext键盘驱动的中断处理事件，驱动把信号翻译成键码值，然后传给OS X的 WindowServer 进程。然后， WindowServer 将这个事件通过Mach端口分发给合适的（活跃的，或者正在监听的）应用程序，这个信号会被放到应用程序的消息队列里。队列中的消息可以被拥有足够高权限的线程使用 mach_ipc_dispatch 函数读取到。这个过程通常是由 NSApplication 主事件循环产生并且处理的，通过 NSEventType 为 KeyDown 的 NSEvent 。
(GNU/Linux)Xorg 服务器监听键码值
当使用图形化的 X Server 时，X Server 会按照特定的规则把键码值再一次映射，映射成扫描码。当这个映射过程完成之后， X Server 把这个按键字符发送给窗口管理器(DWM，metacity, i3等等)，窗口管理器再把字符发送给当前窗口。当前窗口使用有关图形API把文字打印在输入框内。
1.2 结束
用户按下ENTER键或者点击浏览器相关按钮，浏览获取URL字符串并进行下一步的操作。
2. 解析URL
先来了解一下几个基本概念：协议、域名和资源路径。再来看浏览器是如何解析用户输入的“URL”，也就是字符串，它可能并不是可以解析的URL。
2.1 几个基本概念
URL-URI-URN
这是一个经典的技术争论，许多人都会自问：URL、URI，很可能还有URN，它们之间的区别是什么。虽然，现在我们简单地把 URN 和 URL 都看做 URI，但严格来说URI可以进一步划分为URL、URN或者这两者的组合，所以了解这三者之间的区别将会非常有趣并让人受益匪浅。如果你恰好在某个地方碰到了这些东西，那么至少应该知道它们的含义。
统一资源标识符（URI）提供了一个简单、可扩展的资源标识方式。URI规范中的语义和语法来源于万维网全球信息主动引入的概念，万维网从1990年起使用这种标识符数据，并被描述为“万维网中的统一资源描述符”。
首先我们要弄清楚一件事：URL和URN都是URI的子集。换言之，URL和URN都是URI，但是URI不一定是URL或者URN。为了更好的理解这个概念，看下面这张图片。
通过下面的例子（源自 Wikipedia），我们可以很好地理解URN 和 URL之间的区别。如果是一个人，我们会想到他的姓名和住址。
URL类似于住址，它告诉你一种寻找目标的方式（在这个例子中，是通过街道地址找到一个人）。要知道，上述定义同时也是一个URI。
相对地，我们可以把一个人的名字看作是URN；因此可以用URN来唯一标识一个实体。由于可能存在同名（姓氏也相同）的情况，所以更准确地说，人名这个例子并不是十分恰当。更为恰当的是书籍的ISBN码和产品在系统内的序列号，尽管没有告诉你用什么方式或者到什么地方去找到目标，但是你有足够的信息来检索到它。
所有的URN都遵循如下语法（引号内的短语是必须的）：
< URN > ::= "urn:" < NID > ":" < NSS >
其中NID是命名空间标识符，NSS是标识命名空间的特定字符串。
我们来看一下上述概念如何应用于与我们息息相关的互联网。
再次引用Wikipedia ，这些引文给出的解释，比上面人员地址的例子更为专业：
关于URL：URL是URI的一种，不仅标识了Web 资源，还指定了操作或者获取方式，同时指出了主要访问机制和网络位置。
关于URN：URN是URI的一种，用特定命名空间的名字标识资源。使用URN可以在不知道其网络位置及访问方式的情况下讨论资源。
现在，如果到Web上去看一下，你会找出很多例子，这比其他东西更容易让人困惑。我只展示一个例子，非常简单清楚地告诉你在互联网中URI 、URL和URN之间的不同。
我们一起来看下面这个虚构的例子。这是一个URI：
http://bitpoetry.io/posts/hello.html#intro
我们开始分析：
http://
是定义如何访问资源的方式。另外
bitpoetry.io/posts/hello.html
是资源存放的位置，那么，在这个例子中，
#intro
是资源。
URL是URI的一个子集，告诉我们访问网络位置的方式。在我们的例子中，URL应该如下所示：
http://bitpoetry.io/posts/hello.html
URN是URI的子集，包括名字（给定的命名空间内），但是不包括访问方式，如下所示：
bitpoetry.io/posts/hello.html#intro
就是这样。现在你应该能够辨别出URL和URN之间的不同。
如果你忘记了这篇文章的内容，至少要记住一件事：URI可以被分为URL、URN或两者的组合。如果你一直使用URI这个术语，就不会有错。
协议
网络传输协议或简称为传送协议（Communications Protocol），是指计算机通信的共同语言。现在最普及的计算机通信为网络通信，所以“传送协议”一般都指计算机通信的传送协议，如TCP/IP、NetBEUI等。然而，传送协议也存在于计算机的其他形式通信，例如，面向对象编程里面对象之间的通信；操作系统内不同程序之间的消息，都需要有一个传送协议，以确保传信双方能够沟通无间。
更多详细内容请查阅相关书籍或者网络资源。
域名
域名（Domain Name），是由一串用“点”分隔的字符组成的Internet上某一台计算机或计算机组的名称，用于在数据传输时标识计算机的电子方位（有时也指地理位置，地理上的域名，指代有行政自主权的一个地方区域）。域名是一个IP地址上有“面具” 。域名的目的是便于记忆和沟通的一组服务器的地址（网站，电子邮件，FTP等）。域名作为力所能及难忘的互联网参与者的名称。域名按域名系统（DNS）的规则流程组成。在DNS中注册的任何名称都是域名。域名用于各种网络环境和应用程序特定的命名和寻址目的。通常，域名表示互联网协议（IP）资源，例如用于访问因特网的个人计算机，托管网站的服务器计算机，或网站本身或通过因特网传送的任何其他服务。世界上第一个注册的域名是在1985年1月注册的。
更多详细内容请查阅相关书籍或者网络资源。
2.2 是否是URL
当协议或主机名不合法时，浏览器会将地址栏中输入的文字传给默认的搜索引擎。大部分情况下，在把文字传递给搜索引擎的时候，URL会带有特定的一串字符，用来告诉搜索引擎这次搜索来自这个特定浏览器。
2.3 转换字符
浏览器检查输入是否含有不是 a-z， A-Z，0-9， - 或者 . 的字符
这里主机名是google.com，所以没有非ASCII的字符；如果有的话，浏览器会对主机名部分使用Punycode编码
2.4 检查HSTS列表
浏览器检查自带的“预加载 HSTS（HTTP严格传输安全）”列表，这个列表里包含了那些浏览器只使用HTTPS进行连接的网站。如果网站在这个列表里，浏览器会使用 HTTPS 而不是 HTTP 协议，否则，最初的请求会使用HTTP协议发送。
注意，一个网站哪怕不在 HSTS 列表里，也可以要求浏览器对自己使用 HSTS 政策进行访问。浏览器向网站发出第一个HTTP请求之后，网站会返回浏览器一个响应，请求浏览器只使用 HTTPS 发送请求。然而，就是这第一个HTTP请求，却可能会使用户受到downgrade attack威胁，这也是为什么现代浏览器都预置了HSTS列表。
2.5 解析结束
浏览器到这里结束对URL的解析，下一步检查浏览器的缓存。
