JS单线程与Chrome多进程架构

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个人学习笔记 来源:极客时间

JavaScript 是单线程的,但它的运行环境(如浏览器或 Node.js)通常是多进程或多线程的。让我们详细解析这个问题:

1.avaScript 本身是单线程的,这意味着:

  • 在任何给定时刻,只有一个主执行线程在运行 JavaScript 代码。
  • 代码按顺序执行,一次只能执行一个操作。
  1. JavaScript 使用事件循环来处理异步操作,这使得单线程的 JavaScript 能够非阻塞地处理 I/O 操作

现代浏览器是多进程的,通常包括:

  • 浏览器进程:管理浏览器的整体功能。

  • 渲染进程:每个标签页通常有自己的渲染进程,包含:

    • JavaScript 引擎线程(如 V8)
    • 渲染线程
    • 事件触发线程
    • 定时器线程
    • 异步 HTTP 请求线程

目前多进程架构

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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。

下面我们来逐个分析下这几个进程的功能。

  • 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。

仅仅打开了1个页面,为什么有4个进程?因为打开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。

不过凡事都有两面性,虽然多进程模型提升了浏览器的稳定性、流畅性和安全性,但同样不可避免地带来了一些问题:

  • 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。

对于上面这两个问题,Chrome团队一直在寻求一种弹性方案,既可以解决资源占用高的问题,也可以解决复杂的体系架构的问题。

未来面向服务的架构

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”(Services Oriented 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。如果你对面向服务的架构感兴趣,你可以去网上搜索下资料,这里就不过多介绍了。

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,下面是Chrome“面向服务的架构”的进程模型图:

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