Chrome架构：多进程
设计高性能 Web 应用，优化现有的 Web 应用，都可以从网络流程、页面渲染过程，JavaScript 执行流程，以及 Web 安全理论这些方面出发。这些功能是分散在浏览器的各个功能组件( 浏览器的多进程架构 )中的。
Chrome 打开一个页面需要启动多少进程？
点击 Chrome 浏览器右上角的“选项”菜单，选择“更多工具”子菜单，点击“任务管理器”，这将打开 Chrome 的任务管理器的窗口，如下图：
Chrome任务管理器用来展示运行中 Chrome 使用的进程信息的，但是并不是chrome中所有的进程都展示。 从图中可以看到，Chrome 启动了至少 4 个进程。
现在的情况：
为什么要启动这么多进程？
并行处理
并行处理：同一时刻处理多个任务。
比如计算下面这三个表达式的值，并显示出结果：
A = 1+2
B = 20/5
C = 7*8
可以把这个过程拆分为四个任务：
- 任务 1 是计算 A=1+2；
- 任务 2 是计算 B=20/5；
- 任务 3 是计算 C=7*8；
- 任务 4 是显示最后计算的结果。
使用单线程来处理，也就是分四步按照顺序分别执行这四个任务。
采用多线程，只需分“两步走”：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。
使用并行处理（多线程）能大大提升性能。
进程和线程
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。
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。该主进程的线程在运行过程中，可以创建其他进程。
线程是依附于进程的，而进程中使用多线程并行处理能提升运算效率。
*进程和线程的关系
- 同一个进程中的任意一线程执行出错，都会导致整个进程的崩溃。
- 同一个进程中的线程之间共享进程中的数据。
- 当一个进程关闭之后，操作系统会回收进程所占用的内存。 当一个进程退出时，操作系统会回收该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。
- 进程之间的内容相互隔离。 进程隔离是为保护操作系统中进程互不干扰的技术，每一个进程只能访问自己占有的数据，也就避免出现进程 A 写入数据到进程 B 的情况。正是因为进程之间的数据是严格隔离的，所以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，需要使用用于进程间通信（IPC）的机制。
浏览器的架构
单进程浏览器时代
单进程浏览器是指浏览器的所有功能模块都是运行在同一个进程里，这些模块包含了网络、插件、JavaScript 运行环境、渲染引擎和页面等。2007 年之前，市面上浏览器都是单进程的。单进程浏览器的架构如下图所示：
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。
问题 1：不稳定
早期浏览器借助插件来实现诸如 Web 视频、Web 游戏等各种功能，但是插件是最容易出问题的模块，并且还运行在浏览器进程之中，所以一个插件的意外崩溃会引起整个浏览器的崩溃。
渲染引擎模块也是不稳定的，一些复杂的 JavaScript 代码就有可能引起渲染引擎模块的崩溃。渲染引擎的崩溃也会导致整个浏览器的崩溃。
问题 2：不流畅
所有页面的渲染模块、JavaScript 执行环境以及插件都是运行在同一个线程中的，这就意味着同一时刻只能有一个模块可以执行。
如果某个任务独占整个线程，这样导致其他运行在该线程中的模块就没有机会被执行。因为浏览器中所有的页面都运行在该一个线程中，所以这些页面都没有机会去执行任务，这样就会导致整个浏览器失去响应，变卡顿。
除了上述脚本或者插件会让单进程浏览器变卡顿外，页面的内存泄漏也是单进程变慢的一个重要原因。通常浏览器的内核都是非常复杂的，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，这样导致的问题是使用时间越长，内存占用越高，浏览器会变得越慢。
问题 3：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，当你在页面运行一个插件时也就意味着这个插件能完全操作你的电脑。如果是个恶意插件，那么它就可 以释放病毒、窃取你的账号密码，引发安全性问题。
至于页面脚本，它可以通过浏览器的漏洞来获取系统权限，这些脚本获取系统权限之后也可 以对你的电脑做一些恶意的事情，同样也会引发安全问题。
突然某个页面崩溃了或者失去响应，随之而来的是整个浏览器的崩溃或者无响应。
多进程浏览器时代
2008 年 Chrome 发布时的进程架构
Chrome 的一个个页面是运行在一个个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。
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。
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 中运行死循环的脚本时，没有响应的仅仅是当前的页面。
当关闭一个页面时，整个渲染进程也会被关闭，之后该进程所占用的内存都会被系统回收，这样就轻松解决了浏览器页面的内存泄漏问题。
采用多进程架构的额外好处是可以使用安全沙箱，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。
最新的 Chrome 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。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。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。
渲染进程下的线程：
- GUI渲染线程：解析HTML，CSS，构建DOM树和RenderObject树，布局和绘制等，当界面需要重绘（Repaint）或由于某种操作引发回流(reflow)时，该线程就会执行。
- JS引擎线程：JS引擎线程负责解析Javascript脚本，运行代码。js代码在执行的过程中可能会创建其他线程
- 事件触发线程：归属于浏览器而不是JS引擎，用来控制事件循环。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，该线程会把事件添加到待处理队列的队尾，等待JS引擎的处理。
- 定时触发器线程：setInterval与setTimeout所在线程，浏览器定时计数器并不是由 JavaScript引擎 计数的,（因为JavaScript引擎是单线程的, 如果处于阻塞线程状态就会影响记计时的准确），因此通过单独线程来计时并触发定时（计时完毕后，添加到事件队列中，等待JS引擎空闲后执行）
- 异步http请求线程
- 合成线程
- IO线程
多进程带来的问题：
- 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。
为了解决这些问题，2016 年，Chrome 官方团队使用“面向服务的架构”（Services Oriented Architecture，简称 SOA）的思想设计了新的 Chrome 架构。 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。
Chrome 最终要把 UI、数据库、文件、设备、网络等模块重构为基础服务，类似操作系统底层服务，Chrome“面向服务的架构”的进程模型图：
目前 Chrome 正处在老的架构向服务化架构过渡阶段。
同时 Chrome 还提供灵活的弹性架构，在强大性能设备上会以多进程的方式运行基础服务，但是如果在资源受限的设备上（如下图），Chrome 会将很多服务整合到一个进程中，从而节省内存占用。
最初的浏览器都是单进程的，它们不稳定、不流畅且不安全，之后出现了 Chrome，创造性地引入了多进程架构，并解决了这些遗留问题。随后 Chrome 试图应用到更多业务场景，如移动设备、VR、视频等，为了支持这些场景，Chrome 的架构体系变得越来越复杂，这种架构的复杂性倒逼 Chrome 开发团队必须进行架构的重构，最终 Chrome 团队选择了面向服务架构（SOA）形式，这也是 Chrome 团队现阶段的一个主要任务。
问题：
即使是如今的多进程架构，偶尔还会碰到一些由于单个页面卡死最终崩溃导致所有页面崩溃的情况，请问这是什么原因呢？
作者回复: 是这样的，通常情况下是一个页面使用一个进程，但是，有一种情况，叫"同一站点(sa me-site)"，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 （例如，https:// 或者http://），还包含了该根域名下的所有子域名和不同的端口，比如下面这 三个：
都是属于同一站点，因为它们的协议都是https，而根域名也都是geekbang.org。你也许了解同源策略，但是同一站点和同源策略还是存在一些不同地方，在这里你需要了解它们不是同一件事。
Chrome的默认策略是，每个标签对应一个渲染进程。但是如果从一个页面打开了新页面，而新页面和当前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。官方把这个默认策略叫process-per-site-instance。
直白的讲，就是如果几个页面符合同一站点，那么他们将被分配到一个渲染进程里面去。
所以，这种情况下，一个页面崩溃了，会导致同一站点的页面同时崩溃，因为他们使用了同一个渲染进程。
为什么要让他们跑在一个进程里面呢？
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。
单进程浏览器开多个页面，渲染线程也只有一个吗？感觉一个页面开一个线程不是更合理吗？
之前回答的有点笼统，下面是我整理过后的回答：
IE6时代，浏览器是单进程的，所有页面也都是运行在一个主线程中的，当时IE6就是这样设计，而且此时的IE6是单标签，也就是说一个页面一个窗口。
这时候，国内有很多国产浏览器，都是基于IE6来二次开发的，而IE6原生架构就是所有页面跑在单线程里面的，意味着，所有的页面都共享着同一套JavaScript运行环境，同样，对于存储Cookie也都是在一个线程里面操作的。 而且这些国产浏览器由于需要，都采用多标签的形式，所以其中的一个标签页面的卡顿都会影响到整个浏览器。
基于卡顿的原因，国内浏览器就开始尝试支持页面多线程，也就是让部分页面运行在单独的线程之中，运行在单独的线程之中，意味着每个线程拥有单独的JavaScript执行环境，和Cookie环境，这时候问题就来了： 比如A站点页面登陆一个网站，保存了一些Cookie数据到磁盘上，再在当前线程环境中保存部分Session数据，由于Session是不需要保存到硬盘上的，所以Session只会保存在当前的线程环境中。这时候再打开另外一个A站点的页面，假设这个页面在另外一个线程中里面，那么它首先读取硬盘上的Cookie信息，但是，由于Session信息是保存在另外一个线程里面的，无法直接读取，这样就要实现一个Session同步的问题，由于IE并没有源代码，所以实现起来非常空难，国内浏览器花了好长一点时间才解决这个问题的。
Session问题解决了，但是假死的问题依然有，因为进程内使用了一个窗口，这个窗口是依附到浏览器主窗口之上的，所以他们公用一套消息循环机制，消息循环我们后面会详细地讲，这也就意味这一个窗口如果卡死了。也会导致整个浏览器的卡死。
国产浏览器又出了一招，就是把页面做成一个单独的弹窗，如果这个页面卡死了，就把这个弹窗给隐藏掉。
这里还要提一下为什么Chrome中的一个页面假死不会影响到主窗口呢？ 这是因为chrome输出的实际上图片，然后浏览器端把图片贴到自己的窗口上去，在Chrome的渲染进程内，并没有一个渲染窗口，输出的只是图片，如果卡住了，顶多图片不更新了。
国产浏览器这一套技术花了四五年时间，等这套技术差不多成熟时，Chrome发布了
浏览器主进程负责将渲染进程生成的图片显示在ui上面，就是说渲染进程输出的最终是图片，浏览器显示的是图片，那么为什么浏览器中鼠标能选中文字？如果页面是图片的话文字是选不中的啊，这里面的机制又是怎样的？
点击鼠标选中文字的时候，这些消息会传递到渲染进程，渲染进程再合成选中文字的状态，然后更新图片！
并不是jpg/png这种格式的图片；我自己理解为渲染层或者图层感觉比较好，这里作者的定义有点不够准确。
Chrome的navigator属性值里只看到了AppleWebkit，不理解这是为什么？
你说的是UserAgent，又称为UA，UA是浏览器的身份证，通常，在发送HTTP请求时，UA会附带在HTTP的请求头中user-agent字段中，这样服务器就会知道浏览器的基础信息，然后服务器会根据不同的UA返回不同的页面内容，比如手机上返回手机的样式，PC就返回PC的样式。
你也可以在浏览器的控制台中输入： navigator.userAgent 来查看当前浏览器的UA信息。
FireFox中的打印的信息是： "Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10.14; rv:68.0) Gecko/20100101 Firefox/68.0"
Chrome中打印的信息是： "Mozilla/5.0 (Linux; Android 6.0; Nexus 5 Build/MRA58N) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/76.0.3809.100 Mobile Safari/537.36"
安卓系统中的Chrome浏览器： "Mozilla/5.0 (Linux; Android 5.0; SM-G900P Build/LRX21T) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/76.0.3809.100 Mobile Safari/537.36"
我们知道了服务器会根据不同的UA来针性的设计不同页面，所以当出了一款新浏览器时，他如果使用自己独一无二的UA，那么之前的很多服务器还需要针对他来做页面适配，这显然是不可能的，比如Chrome发布时他会在他的UA中使用“Mozilla” ，“AppleWebKit”，等关键字段，用来表示他同时支持Mozilla和AppleWebKit，然后再在最后加上他自己的标示，如Chrome/xxx。
这就解释了为什么你查看的信息中含有WebKit字样。
为什么单进程浏览器当时不可以采用安全沙箱？
如果一个进程使用了安全沙箱之后，该进程对于操作系统的权限就会受到限制，比如不能对一些位置的文件进行读写操作，而这些权限浏览器主进程所需要的，所以安全沙箱是不能应用到浏览器主进程之上的。
如果打开了 2个页面，会有几个进程呢？是 1 个网络进程、1 个浏览器进程、1 个 GPU 进程以及 2个渲染进程，共 5个吗？这些进程是可以在浏览器开发者中被实际观察到的吗？
作者回复: 通常情况下会是五个，但是有很多其他情况：
1:如果页面里有iframe的话，iframe也会运行在单独的进程中！
2:如果页面里有插件，同样插件也需要开启一个单独的进程！
3:如果你装了扩展的话，扩展也会占用进程
4:如果2个页面属于同一站点的话，并且从a页面中打开的b页面，那么他们会公用一个渲染进程
这些进程都可以通过chrome的任务管理器来查看。
为什么我这多了一个v8代理解析工具?
作者回复: Chrome支持使用JavaScript来写连接代理服务器脚本，又称为在线pac代理脚本，pac脚本具体什么样子你可以搜索“PAC代理脚本”，总之使用pac代理脚本可以实现一些那啥的事。
刚开始的时候啊，Chrome是在浏览器进程里面解析pac代理脚本的，由于是JavaScript脚本，所有需要在浏览器进程里面引入V8，不过把V8运行在浏览器进程似乎不太好，于是Chrome团队后来就把这个功能独立出来一个进程了，这个进程就叫着“Utility: V8 Proxy Resolver”。 英文好的话可以看他们提供的官方文档：docs.google.com/document/d/…**
