重学浏览器-多进程多线程的浏览器

Posted 2022-02-25 blackgan

浏览器是我们上网的一个重要工具，是我们重要的信息来源，这里以Chrome浏览器为对象，同时作为一名前端工程师，之前对于浏览器的认知还不够深入，所以借着这一系列的文章，进行浏览器的逐步分析与学习，加深自己的知识储备。同时这部分知识也是做页面性能优化，健康度监控等工具时所必须的基础知识。

进程和线程

• 进程是系统内存分配的一小部分内存空间
• 进程之间相互独立(不同进程之间可以相互通信，不过代价很大)
• 进程由单个或多个线程组成
• 多个线程之间是可以相互协作完成工作的

• 同一个进程中各个线程之间共享同一块内存空间

  多进程浏览器

  
  chrome浏览器使用的是多进程多线程模式，因为现在的网页复杂性非常高。如果整个浏览器是单进程的，有可能某个page界面的抛错就会导致整个浏览器的crash。同时多个界面互相可以访问相同的内存和相同的执行环境，安全性也是一个大的问题，所以浏览器需要采用多进程模式。

浏览器的进程大概分为以下这几种：

• 1，浏览器主进程(Browser进程)：控制chrome的地址栏，书签栏，返回和前进按钮，同时还有浏览器的不可见部分，例如网络请求和文件访问
• 2，第三方插件进程：每种插件一个进程，插件运行时才会创建
• 3，浏览器渲染进程（浏览器内核，内部是多线程的）：负责界面渲染，脚本执行，事件处理等
• 4，GPU进程：最多一个，用于3D绘制
  

同时，浏览器中的每一个frame框也都是一个独立的进程，因为浏览器的安全策略中，来自不同源的界面，在没有授权前不可以访问另一个界面的数据。同时给不同源的界面分配不同的进程可以有效的实现这一效果。

浏览器内核

浏览器内核是通过取得页面内容，整理信息，计算和组合最终输出可视化的图像结果，通常也被视为浏览器渲染进程。Chrome浏览器为每个Tab页面单独启用进程，因此每个tab网页都有其独立的渲染引擎实例。有些渲染进程会被浏览器自己的优化机制进行合并。

浏览器内核是多线程的

• GUI线程

  负责渲染浏览器界面，GUI更新会被保存在一个队列中等到JS引擎空闲时立即被执行，当界面需要重绘或由于某种操作引发的reflow时，该线程就会执行。

• js引擎线程

  也称为JS内核，负责处理javascript脚本程序，JS引擎一直等待着任务队列中任务的到来，然后加以处理，一个Tab页中无论什么时候都只有一个JS线程在运行JS程序

• 定时触发器线程 （多个定时器时是否会有多个定时触发线程）

  传说中的setInterval与setTimeout所在线程, 计数线程，浏览器定时计数器并不是由JS引擎计数的。

• 事件触发线程

  属于浏览器而不是JS引擎，当JS引擎执行代码块如setTimeOut时（也可来自浏览器内核的其他线程,如鼠标点击、AJAX异步请求等），会将对应任务添加到事件线程中。当对应的事件符合触发条件被触发时，该线程会把是事件添加到待处理队列的队尾，等待JS引擎的处理。

• 异步http请求线程

  XMLHttpRequest在连接后是通过浏览器新开的一个线程请求。当检测到状态更新时，如果没有设置回调函数，异步线程就产生状态 变更事件，将这个回调再放入事件队列中，等待JS引擎执行。

由于JavaScript是可操纵DOM的，如果在修改这些元素属性同时渲染界面（即JavaScript线程和UI线程同时运行），那么渲染线程前后获得的元素数据就可能不一致了。因此为了防止渲染出现不可预期的结果，浏览器设置GUI渲染线程与JavaScript引擎为互斥的关系，当JavaScript引擎执行时GUI线程会被挂起，GUI更新会被保存在一个队列中等到引擎线程空闲时立即被执行。

浏览器内核的主要目标是将html+css+js渲染成开发者预期的UI,

Browser进程和浏览器内核通信过程

经过上边的各个概念的讲解，我们已经对浏览器是多进程多线程的概念有了大致的认知，下边我们看下浏览器的架构多进程的互相协作，首先引用一张架构图

每个渲染进程都有一个全局renderprocess对象来管理和主进程的通信并维护全局状态。浏览器为每一个渲染进程都维护一个相应的RenderProcessHost,来管理主进程和渲染进程之间的状态以及沟通。主进程和渲染进程的通讯使用的是 Chromium的 IPC 系统。

每个渲染进程中，都有一个或多个renderview对象，由RenderProcess来管理，对应于每个tab页中的内容。RenderProcess负责tab页中所有发生的事情，其中主线程处理我们发送给用户的大部分代码，当然也会有web worker或者service worker处理一部分js代码。大概的模式可看我们之前介绍的浏览器内核。

总结

本片文章大概介绍了下chrome浏览器的多进程和多线程架构，同时介绍了该架构的优点以及浏览器内核的多线程模型。那么在接下来的一篇中，我们会去详细的介绍下浏览器多进程多线程架构中，不同进程之前的协作方式。

参考引用文章：

https://www.chromium.org/developers/design-documents/multi-process-architecture

https://segmentfault.com/a/1190000012925872

https://developers.google.com/web/updates/2018/09/inside-browser-part1