淺述瀏覽器多進(jìn)程發(fā)展歷程

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一、瀏覽器的多進(jìn)程概括

要想搞明白什么是瀏覽器的多進(jìn)程，首先得知道什么是進(jìn)程。按照維基百科的說法：

進(jìn)程是計(jì)算機(jī)中已運(yùn)行程序的實(shí)體。進(jìn)程是線程的容器，進(jìn)程本身不運(yùn)行。程序本身只是指令的集合，進(jìn)程才是程序（指令）的真正運(yùn)行。每個(gè)程序可以有多個(gè)進(jìn)程，每個(gè)進(jìn)程都有自己的資源。
簡(jiǎn)單來講，進(jìn)程就是CPU資源分配的最小單位，而線程則是CPU調(diào)度的最小單位。那什么又是單線程和多線程呢，我們來看一小段代碼：

var a = 1 + 10086
var b = 100 * 2
var c = (20 + 1) * 2
var d = 100/10
var e = a + b + c + d
console.log(e)

譬如上面的代碼，如果是在單線程的運(yùn)行環(huán)境比如JavaScript，就會(huì)需要將上面的計(jì)算一個(gè)個(gè)的去執(zhí)行完成，然后得出運(yùn)行結(jié)果，也就需要進(jìn)行六步才能將e打印出來，但如果是在多線程的運(yùn)行環(huán)境中則只需要使用四個(gè)線程來同時(shí)計(jì)算上面的四個(gè)運(yùn)算，待上面的四個(gè)運(yùn)算全部完成后再把他們相加，然后再打印出來。因此使用多線程的并行運(yùn)算可以大大的提高程序的性能以及效率。<br />但雖然多線程可以有效的提高程序的運(yùn)行效率，但它是不能單獨(dú)存在的，它需要進(jìn)程的啟動(dòng)與管理。簡(jiǎn)單來說，進(jìn)程與線程之間會(huì)存在以下四種關(guān)系：

  • 進(jìn)程中的任意一線程執(zhí)行出錯(cuò)，都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)進(jìn)程的崩潰。很常見就是JavaScript出現(xiàn)的執(zhí)行線程出錯(cuò)時(shí)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)頁面進(jìn)程的崩潰，而導(dǎo)致頁面白屏。
  • 線程之間共享同進(jìn)程中的數(shù)據(jù)。
  • 當(dāng)一個(gè)進(jìn)程關(guān)閉之后，操作系統(tǒng)會(huì)回收進(jìn)程所占用的內(nèi)存。
  • 進(jìn)程之間的內(nèi)容會(huì)相互隔離。每個(gè)進(jìn)程都只能訪問自己訪問的數(shù)據(jù)，這可以有效的避免一個(gè)進(jìn)程的崩潰而影響到其他的進(jìn)程。如果進(jìn)程之間有進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的需要，這時(shí)候就需要進(jìn)程通信（IPC）機(jī)制了。

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二、瀏覽器進(jìn)程發(fā)展過程

現(xiàn)在我們都知道瀏覽器都是多進(jìn)程的，但其實(shí)回顧歷史發(fā)展的歷程，瀏覽器也經(jīng)歷了一個(gè)由單進(jìn)程到多進(jìn)程的發(fā)展歷程。現(xiàn)在就讓我們來理一理瀏覽器單線程到多線程的發(fā)展歷程。

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2.1 青銅時(shí)代---單進(jìn)程的瀏覽器

2007年之前，所有的瀏覽器都是單進(jìn)程的，其中的典型代表就是IE6了。在ID6的時(shí)代，頁面還是單標(biāo)簽的，一個(gè)頁面一個(gè)窗口，一個(gè)窗口一個(gè)主線程。因此顧名思義，單進(jìn)程的瀏覽器就是指打開一個(gè)瀏覽器，其中包含一個(gè)頁面，而這個(gè)頁面的所有的功能模塊都運(yùn)行在同一個(gè)進(jìn)程里，這個(gè)模塊包括但不限于：網(wǎng)絡(luò)、渲染引擎、JavaScript運(yùn)行環(huán)境、第三方插件等。具體架構(gòu)如下圖所示：<br />[圖片上傳失敗...(image-c661e1-1574774887028)]<br />基于這種情況，單進(jìn)程的瀏覽器就存在以下一些問題：

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1. 不穩(wěn)定

早期的瀏覽器都是通過各式各樣的插件來實(shí)現(xiàn)諸如視頻、游戲等功能的，而插件本身又很不靠譜，由于插件運(yùn)行在瀏覽器進(jìn)程之中，因此一個(gè)插件的意外崩潰就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)瀏覽器的奔潰。同樣的，渲染引擎也是這個(gè)道理，往往一個(gè)JavaScript的bu就可能導(dǎo)致整個(gè)頁面崩潰。

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2. 不流暢

因?yàn)樗许撁娴腏avaScript線程、渲染模塊、以及第三方插件都運(yùn)行在同一個(gè)線程之中，因此同一時(shí)刻只有一個(gè)模塊可以執(zhí)行，這就很有可能出現(xiàn)一個(gè)模塊發(fā)生阻塞的時(shí)候而導(dǎo)致其他模塊無法運(yùn)行的情況。此外當(dāng)時(shí)國(guó)產(chǎn)的瀏覽器其實(shí)都是基于IE6來進(jìn)行二次開發(fā)的，因此這些國(guó)產(chǎn)瀏覽器雖然基于自身需要，都采用的多標(biāo)簽頁的形式，但這些多標(biāo)簽頁其實(shí)也是跑在同一個(gè)線程里的，這就會(huì)導(dǎo)致其中一個(gè)標(biāo)簽頁的卡頓會(huì)影響到整個(gè)瀏覽器。

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3. 不安全

不安全主要是處于兩個(gè)方面的，一個(gè)是插件一個(gè)是頁面腳本。頁面中運(yùn)行的插件可以讀取電腦的資源，執(zhí)行一些命令。而頁面腳本則可以通過瀏覽器漏洞來獲取系統(tǒng)權(quán)限，從而應(yīng)發(fā)一系列安全問題

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2.2 白銀時(shí)代---多進(jìn)程瀏覽器時(shí)代

終于隨著 Chrome 瀏覽器的發(fā)布，瀏覽器架構(gòu)終于來到了多進(jìn)程的時(shí)代。其中 Chrome 瀏覽器的進(jìn)程架構(gòu)如下：<br />[圖片上傳失敗...(image-b1bc99-1574774887028)]<br />其主要作用如下：

  1. Browser進(jìn)程（瀏覽器進(jìn)程）：這是瀏覽器的主進(jìn)程。有且只有一個(gè)，它主要有以下幾個(gè)作用：
  • 負(fù)責(zé)瀏覽器頁面的顯示與頁面交互
  • 負(fù)責(zé)個(gè)頁面的管理。創(chuàng)建和銷毀其他進(jìn)程
  • 將 Renderer 進(jìn)程得到的內(nèi)存中的 Bitmap ，繪制到用戶頁面上。
  • 網(wǎng)絡(luò)資源的管理，下載等。
  1. 第三方插件進(jìn)程：主要負(fù)責(zé)插件的運(yùn)行，每種類型的插件都對(duì)應(yīng)著一個(gè)進(jìn)程，只有當(dāng)使用該插件時(shí)才會(huì)創(chuàng)建該進(jìn)程，這樣就做到了隔離插件的效果，保證插件的崩潰不會(huì)影響到瀏覽器以及頁面。
  2. GPU進(jìn)程：最多一個(gè)，用于3D繪制。這個(gè)進(jìn)程在最初是沒有的。但為了實(shí)現(xiàn) 3D CSS 的效果，GPU進(jìn)程成為了瀏覽器的普遍需求，因此Chrome瀏覽器也在其多進(jìn)程的架構(gòu)上引入了GPU進(jìn)程。
  3. 瀏覽器渲染進(jìn)程，也就是瀏覽器內(nèi)核，Renderer進(jìn)程，內(nèi)部是多線程的：默認(rèn)每個(gè)Tab頁面都是一個(gè)進(jìn)程，互相不影響。主要作用是頁面渲染，腳本執(zhí)行，事件處理等。
  4. 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)程：主要負(fù)責(zé)頁面的網(wǎng)絡(luò)資源的加載，之前是作為一個(gè)模塊運(yùn)行在瀏覽器進(jìn)程中的，最近幾年才獨(dú)立出來，作為一個(gè)單獨(dú)的進(jìn)程存在。<br />
    然后基于以上的架構(gòu)，我們來看看他們是如何解決單進(jìn)程瀏覽器所存在的問題的：

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1. 解決不穩(wěn)定

首先瀏覽器渲染進(jìn)程本省就是分離開來的，每個(gè)Tab也面都是一個(gè)單獨(dú)的進(jìn)程，互不影響。其次將第三方插件進(jìn)程也單獨(dú)拎了出來，這樣就算一個(gè)頁面的插件出現(xiàn)可問題，也不會(huì)影響到這個(gè)頁面的渲染進(jìn)程，也就不會(huì)對(duì)瀏覽器造成影響了。

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2. 解決不流暢

在多進(jìn)程的架構(gòu)下，JavaScript 只是運(yùn)行在自己的渲染進(jìn)程中的，因此即使 JavaScript 代碼阻塞了渲染進(jìn)程，受到影響的也只是當(dāng)前所渲染的頁面。腳本運(yùn)行也是同樣的道理。而對(duì)于常常引發(fā)性能問題的內(nèi)存泄漏，在這種架構(gòu)下，關(guān)閉一個(gè)頁面，會(huì)將整個(gè)渲染進(jìn)程給關(guān)閉，這時(shí)候操作系統(tǒng)就會(huì)回收這個(gè)進(jìn)程所占用的內(nèi)存，也就會(huì)不會(huì)存在內(nèi)存泄漏的問題了。

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3. 解決不安全

采用多金策的架構(gòu)的一個(gè)好處就是可以使用安全沙盒，沙盒通常嚴(yán)格控制其中的程序所能訪問的資源，比如，沙盒可以提供用后即回收的磁盤及內(nèi)存空間。在沙盒中，網(wǎng)絡(luò)訪問、對(duì)真實(shí)系統(tǒng)的訪問、對(duì)輸入設(shè)備的讀取通常被禁止或是嚴(yán)格限制。而charome瀏覽器就將插件進(jìn)程以及渲染進(jìn)程所在了沙盒之中，這樣即使插件進(jìn)程以及渲染進(jìn)程有惡意程序在執(zhí)行，也無法突破沙盒去獲取系統(tǒng)權(quán)限，對(duì)我們的電腦造成影響。<br />雖然現(xiàn)在的多進(jìn)程的瀏覽器看起來很美好，解決了原先單進(jìn)程瀏覽器所存在的諸多的問題，但同樣不可避免的存在著一些問題：

  • 資源占用更多了
  • 更為復(fù)雜的體系結(jié)構(gòu)

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2.3 黃金時(shí)代---SOA架構(gòu)

為了解決現(xiàn)在瀏覽器所存在的資源占用高，體系更為復(fù)雜的問題，2016年 Chrome 團(tuán)隊(duì)就開始使用 “面向服務(wù)的架構(gòu)”（SOA)的思想來設(shè)計(jì)新的 Chrome 架構(gòu)。<br />那什么是SOA呢，簡(jiǎn)單來說SOA就是一種組件模型，他將應(yīng)用程序的不同功能單元通過這些服務(wù)之間所定義好的接口或者契約聯(lián)系起來。接口采用中立的方式來進(jìn)行定義，獨(dú)立于硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)以及編程語言。這使得構(gòu)建各種各樣的系統(tǒng)中的服務(wù)都可以以一種統(tǒng)一和通用的方式來進(jìn)行交互。<br />也就是說， Chrome要做的就是將UI進(jìn)程、設(shè)備、文件、Audio等等模塊都編程基礎(chǔ)服務(wù)，每個(gè)服務(wù)都可以在獨(dú)立的進(jìn)程中運(yùn)行，而訪問這些服務(wù)也必須使用定義好的接口，并通過IPC來進(jìn)行通信。從而構(gòu)建一個(gè)更內(nèi)聚、松耦合、更易維護(hù)和擴(kuò)展的系統(tǒng)。<br />[圖片上傳失敗...(image-8e90af-1574774887028)]

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