浏览器工作原理（2）浏览器进化史

知识点目录：

进程和线程

   进程和线程相关以及合并处理

单进程浏览器时代

   单进程浏览器时代的问题在于插件、渲染进程、主线程都处于同一进程，会引发安全、稳定性和流畅性的问题

多进程浏览器时代

面向服务的框架（Services Oriented Architecture, SOA）

Chrome 启动一个页面需要启动多少进程——启动 Chrome 任务管理器查看

chrome 选项 -> more tools -> task manager
img

看上图，思考为什么打开一个页面要启动那么多的进程呢?

浏览器网络进程
浏览器页面渲染过程
JavaScript 执行流程
Web 安全理论

Chrome 浏览器多进程架构
国内大部分主流浏览器都是基于 Chromium 二次开发
Chrome 是目前世界上使用率最高的浏览器

浏览器多进程架构
基于 Chrome 分析浏览器多进程架构

1. 进程和线程

多线程并行处理任务
线程由进程启动管理，不能单独存在

1-1. 并行处理

同一时间处理多个任务

1
2
3
a = 1+2
b = 2*1
c = 3%2

以上代码分四个任务
前三个任务是分别计算 a,b,c，
第四个任务是计算结果。
如果采用单线程，则按顺序执行四个任务。
多线程分两步，第一步是三个线程同时执行前三个任务；第二步执行第四个任务。
多线程 并行处理提升性能

线程是依附于进程的，而进程中使用多线程并行处理提升运算效率

线程依附于进程，进程中使用多线程并行处理能提升运算效率

1-3. 进程和线程之间的关系

  1. 进程中做任意一线程执行出错，会导致整个线程崩溃
  2. 线程之间共享进程中的数据
  3. 当一个进程关闭后，操作系统会回收进程所占用的内存
    当一个进程关闭之后，操作系统会回收进程所申请的所有资源；即使其中任意线程因为操作不当导致内存泄漏，当进程退出时，这些内存也会被正确回收。
  4. 进程之间的内容相互隔离
    进程隔离是为了保护系统中进程互不干扰的技术。每个进程只能访问自己占有的数据，避免出现进程A写入数据到进程B。进程之间的数据严格隔离，如果一个进程崩溃或挂起，不会影响到其他进程。如果进程之间需要进行数据通信，需要使用用于进程间通信（IPC）机制

2. 单进程浏览器时代

浏览器的所有功能模块（像网络、插件、javascript 运行环境、渲染引擎和页面）运行在同一个进程里。多个功能模块运行在一个进程中，导致浏览器不稳定、不安全、不流畅。

单进程浏览器包括了其他线程、网络线程和页面线程，页面渲染、展现、JavaScript 环境插件都运行在页面线程中
如此多的模块运行在一个线程中，会导致以下问题：

2-1. 不稳定

2007 年以前的浏览器大多是单进程，一些如 web 视频、web 游戏等功能需要借助插件实现。插件易出问题并且运行在浏览器进程中，一个插件崩溃，会导致整个浏览器崩溃。渲染引擎同样不稳定，一些复杂的 JavaScript 代码会使得渲染引擎模块崩溃。进而使得浏览器崩溃。

2-2. 不安全

不安全同样是因为需要实现高级功能的插件引起的，插件用 C/C++ 编写，可获取操作系统的任意资源，当页面运行一个恶意插件时，它便可以释放病毒、窃取帐号密码从而引发安全问题
页面脚本同样可以通过浏览器的漏洞获取系统权限，这些脚本获取系统权限后，同样可以做些恶意的事情

2-3. 不流畅

单进程浏览器中，页面的渲染模块、JavaScript 执行环境以及插件都运行在同一个线程中，也就意味着同一时刻只能有一个模块可以执行。
一个无限循环的脚本 会占整个线程，会导致其它运行在该线程中的模块没有机会执行，整个浏览器失去响应，变卡顿。
页面内存泄漏，当运行一个复杂点的页面再关闭，会存在内存不能完全回收，时间越长，内存占用越高，浏览器会越慢
脚本、插件、页面的内存泄漏都是单进程浏览器变卡顿的原因

3. 多进程浏览器时代

3-1. 早期的多进程浏览器时代

【2008 年 Chrome 进程框架图】

Chrome
页面运行在渲染进程中，
页面中的插件运行在插件进程中，
进程之间通过 IPC 机制进行通信

3-1-1. 解决不稳定

单进程浏览器不稳定的原因有两个：
一是插件崩溃导致的，在多进程浏览器中，插件由插件进程中。进程之间相互隔离，不会影响到其它进程。
二是渲染引擎引起的不稳定同理。

3-1-2. 解决不安全

渲染页面是在沙箱中进行的，不能在硬盘上写入任何数据，也不能在敏感位置读取数据，恶意程序不能通过沙箱破坏系统，解决了 不安全 的问题。

3-1-3. 解决不流畅

JavaScript 渲染进程中，阻塞渲染进程，并不会影响到浏览器其它页面，脚本运行在自己的渲染进程中，死循环影响的仅仅是当前页面的渲染进程，解决了 不流畅 的问题。
内存泄漏，只需要关闭当前页面，资源就能被系统回收。

3-2. 目前的多进程框架

  • 浏览器进程：主要负责界面显示、用户交互、子进程管理，提供存储等功能
  • 渲染进程：它的核心任务是将 html/css/javascript 转换为用户可以与之交互的网页，排版引擎 Blink 和 JavaScript 引擎 V8 都运行在该进程中。默认情况下，Chrome 会为每个 Tab 标签创建一个渲染进程。出于安全考虑，渲染进程运行在沙箱模式下。
  • GPU进程：GPU 的初衷是为了实现 3D CSS 的效果，只是随后网页、Chrome UI界面都选择采用 GPU 来绘制。
  • 网络进程：主要负责网络资源加载。
  • 插件进程：负责插件运行，保证插件崩溃不影响浏览器页面

因为每个进程都会包含基本框架副本，多进程浏览器会 占用更高资源，这就意味着浏览器会消耗更多内存资源。更复杂的体系架构，模块之间会有耦合高，扩展性差。现在的框架难适应新的需求。

面向服务的架构(Services Oriented Architecture,SOA)

也就是说 Chrome 会朝向现代操作系统所采用的“面向服务的架构”方向发展，原来的各种模块会被重构成独立的服务（Service），每个服务都在独立的进程中运行。访问服务必须采用接口，通过 ipc 来通信，从而构建一个更内聚，松耦合、易于维护和扩展的系统，更好的实现 Chrome 简单、稳定、高速、安全的目标。