浅谈 Chrome 中的多进程架构

这是我参与8月更文挑战的第2天，活动详情查看： 8月更文挑战

序言

近期参加了掘金的八月更文挑战，于是决定来一个月不停歇的学习并且日更的挑战。最后选择了浏览器的工作原理这个方向进行学习，今天是这个内容的第一篇文章，我会将我学到的和碰到的疑惑进行讨论和讲述，希望能够起到一个巩固学习的作用，也希望能帮想要学习的小伙伴少走一些弯路。 今天我们要学习的是Chrome 中的 多进程架构，学完后可以知道 Chrome 浏览器中任务的执行流程。

线程与进程

我们先了解一下浏览器中，什么是 线程，什么 进程 。 例子1 : 假设现在浏览器要处理如下代码

let coolFish
let teacherGuo
let pingan = coolFish + teacherGuo

在解析这些代码的时候，我们可以分为四个任务：

0. 任务1 ：声明 coolFish。
1. 任务2 ：声明 teacherGuo。
2. 任务3 ：声明 pingan。
3. 任务4 ：计算 coolFish + teacherGuo 并赋值。

线程

在浏览器中，这个4个任务用 单线程 处理的话，会按顺序依次处理，一共需要四步。 ​

但是如果使用 多线程 的话，我们分为两步，第一步，声明变量。第二步，计算并且赋值。一共需要两步。 ​

通过对比，我们发现，多进程操作比单进程步骤要少，因此处理能力会大大提升。 ​

进程

进程是一个程序的运行实例，也就是说一个程序启动时，操作系统会为该程序创建一块内存，用来运行该程序中的操作，我们把这个运行的环境叫做 进程。 ​

线程是不能单独存在的，由进程来启动和管理的，为了方便理解，可以参照下图。

由图中可知，进程是老板，线程是工人，进程管理线程，让线程执行任务，但是他们有以下 4个特点。 ​

1. 进程中的任意个线程执行出错，整个进程都会奔溃。

例如上图中，假设任务1出错了，那么当前进程则会直接崩溃，任务2，任务3也会消失。

2. 线程之间共享进程中的数据。

同一个进程中，他们的数据文件都是共享的，所有进程都可以进行读写和操作。

3. 一个进程关闭后，操作系统会回收所有占用的内存。
4. 进程之间内容相互隔离，也就是说一般情况下不能跨应用通信。

单进程浏览器

单进程浏览器，顾名思义，浏览器所有的功能模块都在一个进程里面，这些功能模块包含了网络，插件，JS运行环境等等，这样的架构会造成一些不好的用户体验。

问题1：容易崩溃

单进程浏览器需要借助插件来实现各种功能，但是插件是最容易出现问题的模块，而且还运行在浏览器的进程中，所以一个插件的崩溃会引起整个浏览器的崩溃。

问题2：不流畅

因为所有脚本运行在一个单进程的浏览器页面中，这就意味着同一时刻只能有一个模块可以执行。所以一旦一个脚本无限循环，他会独占整个线程，导致浏览器失去响应，变卡顿。

问题3：不安全

插件可以用C++等代码编写，可以获取到操作系统的任意资源，如果是恶意插件，那么就会遭受攻击。

多进程浏览器

多进程浏览器将插件进程，渲染进程，浏览器主进程都分成单独的模块，然后模块之间通过IPC机制进行通信。

问题1的解决：

由于进程是相互隔离的，所以当一个页面或者插件崩溃时，影响到的仅仅是当前的页面进程或者插件进程，并不会影响到浏览器和其他页面，这就完美地解决了页面或者插件的崩溃会导致整个浏览器崩溃，也就是不稳定的问题。

问题2的解决：

JavaScript 也是运行在渲染进程中的，所以即使 JavaScript 阻塞了渲染进程，影响到的也只是当前的渲染页面，而并不会影响浏览器和其他页面，因为其他页面的脚本是运行在它们自己的渲染进程中的。所以当我们再在 Chrome 中运行上面那个死循环的脚本时，没有响应的仅仅是当前的页面。

问题3的解决：

采用多进程架构的额外好处是可以使用安全沙箱，你可以把沙箱看成是操作系统给进程上了一把锁，沙箱里面的程序可以运行，但是不能在你的硬盘上写入任何数据，也不能在敏感位置读取任何数据，例如你的文档和桌面。Chrome 把插件进程和渲染进程锁在沙箱里面，这样即使在渲染进程或者插件进程里面执行了恶意程序，恶意程序也无法突破沙箱去获取系统权限

为什么仅仅打开了一个页面，却有4个进程

最新的Chrome 浏览器包括以下几个进程

1. 浏览器主进程
2. GPU进程

3. 网络（NetWork）进程
4. 多个渲染进程

5. 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，直至最近才独立出来，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。

所以打开 1 个页面至少需要 1 个网络进程、1 个浏览器进程、1 个 GPU 进程以及 1 个渲染进程，共 4 个；如果打开的页面有运行插件的话，还需要再加上 1 个插件进程。