浏览器进程和线程解析

https://segmentfault.com/a/1190000012925872
https://wy-ei.github.io/2016/11/how-gpu-speed-up-page-render.html
https://www.zhihu.com/question/25532384

1.进程和线程的联系和区别

官方的定义是：

• 进程是cpu资源分配的最小单位（是能拥有资源和独立运行的最小单位），在一定的环境下，把静态的程序代码运行起来，通过使用不同的资源，来完成一定的任务。
• 线程是cpu调度的最小单位（线程是建立在进程的基础上的一次程序运行单位，一个进程中可以有多个线程，个进程中的线程可以互相通信，共享内存等资源，不同进程之间也可以通信，不过代价较大。）

进程和线程的区别，线程作为进程的一部分，扮演的角色就是怎么利用中央处理器去运行代码。这其中牵扯到的最重要资源的是中央处理器和其中的寄存器，和线程的栈（stack）。这里想强调的是，线程关注的是中央处理器的运行，而不是内存等资源的管理。
当只有一个中央处理器的时候，进程中只需要一个线程就够了。随着多处理器的发展，一个进程中可以有多个线程，来并行的完成任务。线程可以有很多，但他们并不会改变进程对内存（heap）等资源的管理，线程之间会共享这些资源。
进程和线程不是同一个层面上的概念，线程是进程的一部分，线程主抓中央处理器执行代码的过程，其余的资源的保护和管理由整个进程去完成。

2. 浏览器的进程和线程

浏览器是多进程的，浏览器之所以能运行是因为系统给他分配了资源，如谷歌浏览器每打开一个创造了一个独立的浏览器进程。

1. 浏览器的进程包括

• Browser进程：浏览器的主进程（负责协调、主控），只有一个。作用有：
  • 负责浏览器界面显示，与用户交互。
  • 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。
  • 网络资源的管理，下载等。
• 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，浏览器可以利用 GPU 来加速网页渲染，用于3D绘制等。
• 浏览器渲染进程（浏览器内核）（Renderer进程，内部是多线程的）：默认每个Tab页面一个进程，互不影响，页面的渲染，JS的执行，事件的循环，都在这个进程内进行。

如果浏览器是单进程，那么某个Tab页崩溃了，就影响了整个浏览器，体验有多差；同理如果是单进程，插件崩溃了也会影响整个浏览器；而且多进程还有其它的诸多优势。。。。

2. 浏览器内核（渲染进程）

• 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（Repaint）或由于某种操作引发回流(reflow)时，该线程就会执行。
  • 注意，GUI渲染线程与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

  • 也称为JS内核，负责处理Javascript脚本程序。（例如V8引擎）
  • JS引擎线程负责解析Javascript脚本，运行代码。
  • 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。
  • 同样注意，GUI渲染线程与JS引擎线程是互斥的，所以如果JS执行的时间过长，这样就会造成页面的渲染不连贯，导致页面渲染加载阻塞。

• 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（可以理解，JS引擎自己都忙不过来，需要浏览器另开线程协助）。
  • 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。
  • 注意，由于JS的单线程关系，所以这些待处理队列中的事件都得排队等待JS引擎处理（当JS引擎空闲时才会去执行）

• 定时触发器线程

  • 传说中的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）。
  • 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。
  • 将检测到状态变更时，如果设置有回调函数，异步线程就产生状态变更事件，将这个回调再放入事件队列中。再由JavaScript引擎执行。
    

3. Browser进程和浏览器内核（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。
  • 当然可能会有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。
  

3.浏览器内核中线程之间的关系

• 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。
譬如，假设JS引擎正在进行巨量的计算，此时就算GUI有更新，也会被保存到队列中，等待JS引擎空闲后执行。
然后，由于巨量计算，所以JS引擎很可能很久很久后才能空闲，自然会感觉到巨卡无比。
所以，要尽量避免JS执行时间过长，这样就会造成页面的渲染不连贯，导致页面渲染加载阻塞的感觉。

• WebWorker，JS的多线程？

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 API，需要通过序列化对象来与线程交互特定的数据）
所以，如果有非常耗时的工作，请单独开一个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。
而且注意下，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