进程和线程

• 并行处理: 同一时刻处理多个任务
• 单线程: 按照顺序执行任务,同一时刻处理一个任务
• 多线程: 可以并行处理任务
• 线程: 是不能单独存在的,由进程启动和管理
• 进程: 是一个程序的运行实例,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

线程依附于进程,而进程使用多线程并行处理提升运算效率

进程和线程之间的关系有4个特点:

1. 进程中的任意一线程执行出错,都会导致整个进程崩溃
2. 线程之间共享进程中的数据

线程 1,2,3 分别把执行结果写入 A,B,C 中,然后线程 2 继续从 A,B,C 中读取数据,用来显示执行结果

3. 当一个进程关闭后,操作系统会回收进程所占用的内存
4. 进程之间的内容相互隔离

   如果进程需要进行数据的通信,可以使用用于进程间通信的IPC机制

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,早在 2007 年之前, 市面上浏览器都是单进程的

单进程浏览器架构示意图

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

问题一: 不稳定

早期浏览器需要借助于插件来实现诸如Web视频、Web 游戏等各种强大的功能，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。 除了插件之外，渲染引擎模块也是不稳定的，通常一些复杂的 JavaScript 代码就有可能引起渲染引擎模块的崩溃。和插件一样，渲染引擎的崩溃也会导致整个浏览器的崩溃。

问题二: 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,此外,脚本(比如:while(1){...},无线循环),插件,页面内存泄漏也是单进程变慢的重要原因

问题三: 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。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。
• 页面脚本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。

多进程浏览器时代

2008年 Chrome发布时的进程架构 Chrome的页面是运行在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 机制进行通信的

解决问题一: 不稳定

由于进程之间相互隔离,当一个页面或者插件崩溃,影响的仅仅是当前页面进程或插件进程,不会影响到浏览器和其他页面

解决问题二: 不流畅

• JavaScript 运行在渲染进程中,当它阻塞了渲染进程,影响的也只是当前的渲染页面,不会影响到浏览器和其他页面
• 当关闭一个页面时,整个渲染进程也会被关闭,该进程所占用的内存都会被系统回收,解决了浏览器页面内存泄漏的问题

解决问题三: 不安全

采用多进程架构的额外好处是可以使用安全沙箱，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。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。

目前多进程架构

最新的 Chrome 浏览器包括:

• 浏览器主进程: 负责界面显示,用户交互,子进程管理,存储等功能
• GPU 进程: Chrome 刚开始发布的时候是没有GPU 进程的。而它初衷是为了实现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: 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。
• 多个渲染进程: 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。
• 多个插件进程: 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。

多进程模型带来的问题:

• 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。
• 更复杂的体系结构: 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。

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。

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：

Chrome正在逐步构建 Chrome 基础服务（Chrome Foundation Service），如果你认为Chrome 是“便携式操作系统”，那么 Chrome 基础服务便可以被视为该操作系统的“基础”系统服务层。

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。