进程和线程

先来复习一下进程和线程的概念

  • 进程是CPU资源分配的最小单位
  • 进程之间相互独立
  • 一个进程由一个或多个线程组成
  • 线程是CPU调度的最小单位
  • 多个线程相互协作完成进程的任务
  • 同一进程下的各个线程之间共享程序的内存空间（包括代码段、数据集、堆等）

浏览器是多进程的

浏览器之所以能够运行，是因为系统给它的进程分配了资源（CPU、内存）

可以简单理解为每打开一个Tab页面，就相当于创建了一个独立的浏览器进程，但浏览器有优化机制，有些进程可能会被合并，比如打开多个空白标签页可能会被合并为一个进程，但我试过发现并没有。。

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多进程的优势

  • 避免单个页面或第三方插件crash影响整个浏览器
  • 多进程充分利用多核优势
  • 方便使用沙盒模型隔离插件等进程，提高浏览器稳定性

当然，多线程会使内存等资源消耗更大，有空间换时间的思想

浏览器主要包含哪些进程

Browser进程

浏览器的主进程（负责协调、主控）

作用大概如下：

  • 负责浏览器的界面显示，与用户交互。如前进、后退等
  • 负责各个页面的管理，创建和销毁其他进程
  • 将Renderer进程得到的内存中的Bitmap绘制到用户界面上
  • 网络资源的下载、管理等

第三方插件进程

每种类型的插件对应一个进程，仅当使用该插件时才创建

GPU进程

最多一个，用于3D绘制等

Renderer进程（浏览器内核）

对于普通的前端操作来说，最终要的就是渲染。这是重点

该进程拥有多个线程，这些线程共同来完成页面的渲染任务。

看看都有哪些线程

GUI渲染线程

  • 负责渲染浏览器界面，解析HTML，CSS，构建DOM树和RenderObject树，布局和绘制等
  • 当界面需要重绘或回流时，该线程就会执行
  • 该线程与JS引擎线程是互斥的，当JS引擎执行时GUI线程会被挂起（相当于被冻结了），GUI更新会被保存在一个队列中等到JS引擎空闲时立即被执行。

JS引擎线程

  • 也称JS内核，负责处理JS脚本程序（如V8引擎）
  • JS引擎一直等待着任务队列中任务的到来，然后加以处理，一个Tab页（renderer进程）中无论什么时候都只有一个JS线程在运行JS程序

事件触发线程

  • JS脚本的执行不会影响到html元素事件的触发，由于JS单线程关系，会将触发后需要执行的JS脚本添加到JavaScript引擎的处理队列中，当JavaScript引擎空闲时才会去执行。
  • 注意，该线程只是触发，触发后要执行的代码依然要放到JS引擎线程中去执行。

定时触发器线程

  • setTimeout和setInterval所在的线程。
  • 由于JavaScript引擎是单线程的，如果处于阻塞线程状态势必会影响计时的准确性，所以浏览器中的定时器并不是由JavaScript引擎来计数的。
  • 该线程只是计时，一旦计时完毕后，会将触发的脚本添加到JavaScript引擎的处理队列中，等待JavaScript引擎空闲后再执行。
  • 注意，W3C在HTML标准中规定，规定要求setTimeout中低于4ms的时间间隔算为4ms。

异步HTTP请求线程

  • 在XMLHttpRequest在连接后是通过浏览器新开一个线程请求
  • 当状态发生变化时，如果之前有设置回调，会将这个回调再放入JavaScript引擎的处理队列中，再由JavaScript引擎执行。

Browser进程和Renderer进程的通信过程

  • Browser进程收到用户请求，首先需要获取页面内容（譬如通过网络下载资源），随后将该任务通过RendererHost接口传递给Render进程
  • Renderer进程的Renderer接口收到消息，简单解释后，交给渲染线程，然后开始渲染
    • 渲染线程接收请求，加载网页并渲染网页，这其中可能需要Browser进程获取资源和需要GPU进程来帮助渲染
    • 可能会有JS线程操作DOM（这样可能会造成回流并重绘）
    • 最后Render进程将结果传递给Browser进程
  • Browser进程接收到结果并将结果绘制出来

Renderer进程中线程之间的关系

GUI渲染线程与JS引擎线程互斥

由于JavaScript是可操纵DOM的，如果在修改这些元素属性同时渲染界面（即JS线程和UI线程同时运行），那么渲染线程前后获得的元素数据就可能不一致了。

因此为了防止渲染出现不可预期的结果，浏览器设置GUI渲染线程与JS引擎为互斥的关系，当JS引擎执行时GUI线程会被挂起， GUI更新则会被保存在一个队列中等到JS引擎线程空闲时立即被执行。

JS阻塞页面加载

从上述的互斥关系，可以推导出，JS如果执行时间过长就会阻塞页面。

工作者线程，JS的多线程？

Worker 接口是 Web Workers API 的一部分，指的是一种可由脚本创建的后台任务，任务执行中可以向其创建者收发信息。要创建一个 Worker ，只须调用 Worker(URL) 构造函数，函数参数 URL 为指定的脚本。

Worker 也可以创建新的 Worker，当然，所有 Worker 必须与其创建者同源（注意：Blink暂时不支持嵌套 Worker）。

需要注意的是，不是所有函数和构造函数(或者说…类)都可以在 Worker 中使用。具体参考页面 Worker 所支持的函数和类。Worker 可以使用 XMLHttpRequest 发送请求，但是请求的 responseXML 与 channel 两个属性值始终返回 null （fetch 仍可正常使用，没有类似的限制）。

  • 创建Worker时，JS引擎向浏览器申请开一个子线程（子线程是浏览器开的，完全受主线程控制，而且不能操作DOM）
  • JS引擎线程与worker线程间通过特定的方式通信（postMessage ，需要通过序列化对象来与线程交互特定的数据）

如果有非常耗时的工作，单独开一个Worker线程，这样里面不管如何翻天覆地都不会影响JS引擎主线程， 只待计算出结果后，将结果通信给主线程即可

JS引擎是单线程的，这一点的本质仍然未改变，Worker可以理解是浏览器给JS引擎开的外挂，专门用来解决那些大量计算问题。