[浏览器工作原理]--浏览器的多线程

1.1 进程和线程

1.1.1 并行处理

并行处理可以同一时刻处理多个任务

例如：计算A = 1+2、B = 20/5、C = 7*8 三个表达式的值并显示结果

单线程处理分四步：每计算一个表达式为一步，总共3步，最后显示计算结果为1步 ---- 4步
多线程分2步：第一步，使用三个线程同时执行前三个任务；第二步，再执行第四个显示任务

因此，使用并行处理能大大提升性能

1.1.2 线程VS进程

多线程可以并行处理任务，但是线程是不能单独存在的，它是由进程来启动和管理的

而进程中使用多线程并行处理能提升运算效率，一个进程就是一个程序的运行实例

详细解释就是，启动一个程序的时候，操作系统会为该程序创建一块内存，用来存放代码、运行中的数据和一个执行任务的主线程，我们把这样的一个运行环境叫进程。

1.1.3 进程与线程之间的关系

崩溃

进程中的任意一线程执行出错，都会导致整个进程的崩溃

共享数据

一个进程中的多个线程可以读写进程的公共数据

回收内存

当一个进程关闭，操作系统会回收进程的所占内存

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

进程隔离

进程之间的内容是相互隔离的，每一个进程不能访问其他进程的数据

因此一个进程如果崩溃了，或者挂起了，是不会影响到其他进程的。如果进程之间需要进行数据的通信，可以使用进程间通信（IPC）机制

1.2 单进程浏览器时代

浏览器的所有功能模块都是运行在同一个进程里（包括网络、插件、JavaScript 运行环境、渲染引擎和页面等）

页面线程：页面渲染、页面展示、javascript环境、插件模块
网络线程

如此多的功能模块运行在一个进程里，是导致单进程浏览器不稳定、不流畅和不安全的一个主要因素

不稳定

插件是最容易出问题的模块，一个插件的意外崩溃会引起整个浏览器的崩溃，渲染引擎的崩溃也会导致整个浏览器的崩溃，一些复杂的 JavaScript 代码就有可能引起渲染引擎模块的崩溃
不流畅

渲染模块、JavaScript 执行环境以及插件都是运行在同一个线程中，意味着同一时刻只能有一个模块可以执行；另外，运行一个复杂点的页面再关闭页面，会存在内存不能完全回收的情况，页面的内存泄漏也是单进程变慢的一个重要原因
不安全

插件可以使用 C/C++ 等代码编写，通过插件可以获取到操作系统的任意资源，至于页面脚本，它可以通过浏览器的漏洞来获取系统权限

1.3多进程浏览器时代

1.3.1 早期多进程架构

Chrome 的页面是运行在单独的渲染进程中的，同时页面里的插件也是运行在单独的插件进程之中，而进程之间是通过 IPC 机制进行通信

进程是相互隔离的，影响的是当前的页面进程或者插件进程，解决了不稳定问题
即使 JavaScript 阻塞了渲染进程，影响到的也只是当前的渲染页面，同时关闭一个页面，该渲染进程所占用的内存都会被系统回收，解决了不流畅问题
用安全沙箱，沙箱里面的程序可以运行，但是不能读写硬盘上任何数据，解决了不安全问题

1.3.2 目前多进程架构

最新的 Chrome 浏览器包括：1 个浏览器（Browser）主进程、1 个GPU 进程、1 个网络（NetWork）进程、多个渲染进程和多个插件进程

浏览器进程。主要负责界面显示、用户交互、子进程管理，同时提供存储等功能
渲染进程。核心任务是将 HTML、CSS 和 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 都是运行在该进程中，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，渲染进程都是运行在沙箱模式下
GPU 进程。其实，Chrome 刚开始发布的时候是没有 GPU 进程的。而 GPU 的使用初衷是为了实现 3D CSS 的效果，只是随后网页、Chrome 的 UI 界面都选择采用 GPU 来绘制，这使得 GPU 成为浏览器普遍的需求。最后，Chrome 在其多进程架构上也引入了GPU 进程
网络进程。主要负责页面的网络资源加载，之前是作为一个模块运行在浏览器进程里面的，后来才独立出来，成为一个单独的进程
插件进程。主要是负责插件的运行，因插件易崩溃，所以需要通过插件进程来隔离，以保证插件进程崩溃不会对浏览器和页面造成影响

带来了一些问题：

更高的资源占用。因为每个进程都会包含公共基础结构的副本（如 JavaScript 运行环境），这就意味着浏览器会消耗更多的内存资源。

更复杂的体系架构。浏览器各模块之间耦合性高、扩展性差等问题，会导致现在的架构已经很难适应新的需求了。

1.3.3 未来面向服务架构

为了解决这些问题，在 2016 年，Chrome 官方团队使用“面向服务的架构”（ServicesOriented Architecture，简称SOA）的思想设计了新的 Chrome 架构。也就是说Chrome 整体架构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（Service）都可以在独立的进程中运行，访问服务（Service）必须使用定义好的接口，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，更好实现 Chrome 简单、稳定、高速、安全的目标。

灵魂发问

1. 单个页面卡死，导致所有页面崩溃是什么原因？

通常每个标签页面对应一个渲染进程。但是如果从一个页面打开了新页面，两个页面属于同一站点时，那么新页面会复用父页面的渲染进程，因为在一个渲染进程里面，他们就会共享JS的执行环境，也就是说A页面可以直接在B页面中执行脚本。因为是同一家的站点，所以是有这个需求的。因此，此时一个页面崩溃了，会导致同一站点的页面同时崩溃，因为他们共用同一个渲染进程。

那什么是同一站点呢？

具体地讲，我们将“同一站点”定义为根域名（例如，geekbang.org）加上协议，还包含了该根域名下的所有子域名和不同的端口，例如

https://time.geekbang.org
https://www.geekbang.org
https://www.geekbang.org:8080

以上都属于同一站点，因为它们的协议都是https，而根域名也都是geekbang.org

2.打开了 2个页面，会有几个进程呢

最新的Chrome浏览器包括至少四个:1 个浏览器（Browser）主进程、1 个 GPU 进程、1 个网络（NetWork）进程和一个渲染进程，还需要考虑：

页面中有iframe的话,iframe会单独在进程中
有插件的话，插件也会开启进程
多个页面属于同一站点，并且从a打开b页面，会共用一个渲染进程
装了扩展的话，扩展也会占用进程

这些进程都可以通过Chrome任务管理器来查看