Chrome源码剖析_chrome源码解析

Chrome源码剖析 序

 

开源是口好东西，它让这个充斥着大量工业垃圾代码和教材玩具代码的行业，多了一些艺术气息和美的潜质。它使得每个人，无论你来自米国纽约还是中国铁岭，都有机会站在巨人的肩膀上，如果不能，至少也可以抱一把大腿。。。

现在我就是来抱大腿的，这条粗腿隶属于Chrome（开源项目名称其实是Chromium，本来Chrome这个名字就够晦涩了，没想到它的本名还更上一层楼...），Google那充满狼子野心的浏览器。每一个含着金勺子出生的人都免不了被仰慕并被唾骂，Chrome也不例外。关于Chrome的优劣好坏讨论的太多了，基本已经被嚼成甘蔗渣了，没有人愿意再多张一口了。俗话说，内行看门道外行看热闹，大部分所谓的外行，是通过使用的真实感受来评定优劣的，这无疑是最好的方式。但偏偏还是有自诩的内行，喜欢说内行话办外行事，一看到Chrome用到多进程就说垃圾废物肯定低能。拜托，大家都是搞技术的，你知道多进程的缺点，Google也知道，他们不是政客，除了搞个噱头扯个蛋就一无所知了，人家也是有脸有皮的，写一坨屎一样的开源代码放出来遭世人耻笑难道会很开心？所谓技术的优劣，是不能一概而论的，同样的技术在不同场合不同环境不同代码实现下，效果是有所不同的。既然Chrome用了很多看上去不是很美的技术，我们是不是也需要了解一下它为什么要用，怎么用的，然后再开口说话？（恕不邀请，请自行对号入座...）。。。

 

人说是骡子是马拉出来遛遛，Google已经把Chrome这匹驴子拉到了世人面前，大家可以随意的遛。我们一直自诩是搞科学的，就是在努力和所谓的艺术家拉开，人搞超女评委的，可以随意塞着屁眼用嘴放屁，楞把李天王说是李天后，你也只能说他是艺术品位独特。你要搞科学就不行，说的不对，轻的叫无知，重的叫学术欺诈，结果一片惨淡。所以，既然代码都有了，再说话，就只能当点心注点意了，先看，再说。。。

我已经开始遛Chrome这头驴了，确切一点，是头壮硕的肥驴，项目总大小接近2G。这样的庞然大物要从头到脚每个毛孔的大量一遍，那估计不咽气也要吐血的，咱又不是做Codereview，不需要如此拼命。每一个好的开源项目，都像是一个美女，这世界没有十全十美的美女，自然也不会有样样杰出的开源项目。每个美女都有那么一两点让你最心动不已或者倍感神秘的，你会把大部分的注意力都放在上面细细品味，看开源，也是一样。Chrome对我来说，有吸引力的地方在于（排名分先后...）：

1. 它是如何利用多进程（其实也会有多线程一起）做并发的，又是如何解决多进程间的一些问题的，比如进程间通信，进程的开销；
2. 做为一个后来者，它的扩展能力如何，如何去权衡对原有插件的兼容，提供怎么样的一个插件模型；
3. 它的整体框架是怎样，有没有很NB的架构思想；
4. 它如何实现跨平台的UI控件系统；
5. 传说中的V8，为啥那么快。

但Chrome是一个跨平台的浏览器，其Linux和Mac版本正在开发过程中，所以我把所有的眼光都放在了windows版本中，所有的代码剖析都是基于windows版本的。话说，我本是浏览器新手、win api白痴以及并发处理的火星人，为了我的好奇投身到这个溜驴的行业中来，难免有学的不到位看的走眼的时候，各位看官手下超生，有错误请指正，实在看不下去，回家自己牵着遛吧。。。

 

扯淡实在是个体力活，所以后面我会少扯淡多说问题。。。

 

关于Chrome的源码下载和环境配置，大家看这里（windows版本），只想强调一点，一定要严格按照说明来配置环境，特别是vs2005的补丁和windows SDK的安装，否则肯定是编译不过的。。。

最后，写这部分唯一不是废话的内容，请记住以下这幅图，这是Chrome最精华的一个缩影，如果你还有空，一定要去这里进行阅读，其中重中之重是这一篇。。。

 

 

随着Web浏览器重要性的日益突出，恶意软件、木马、间谍软件等网络攻击也呈现逐渐的上升。而面对如此众多的潜在威胁，为了确保用户的安全性和稳定性，浏览器不得不改进浏览器的性能，其中之一就是向用户提供多进程浏览。在浏览器中添加多进程浏览功能之后，即使是浏览器其中的一个进程出现了崩溃现象，其他的进程也不会受到影响。例如，如果一个网站中有漏洞或包含恶意代码，它就有可能摧毁当前运行在这个网站上的标签，但是它却不会影响其他的进程或整个浏览器。

   据国外媒体报道，随着时代的进步，互联网已经成为人们生活的重要组成部分，而Web浏览器也理所应当地成为计算机等设备中最为重要的软件。

 

　　不过，随着Web浏览器重要性的日益突出，恶意软件、木马、间谍软件等网络攻击也呈现逐渐的上升。而面对如此众多的潜在威胁，为了确保用户的安全性和稳定性，浏览器不得不改进浏览器的性能，其中之一就是向用户提供多进程浏览。

 

　　在浏览器中添加多进程浏览功能之后，即使是浏览器其中的一个进程出现了崩溃现象，其他的进程也不会受到影响。例如，如果一个网站中有漏洞或包含恶意代码，它就有可能摧毁当前运行在这个网站上的标签，但是它却不会影响其他的进程或整个浏览器。

 

　　目前，有很多的浏览器厂商采用了多进程标签浏览的概念，其中包括谷歌Chrome、微软IE8和Mozilla Firefox，而众多基于WebKit的浏览器也将在不久之后采用多进程标签浏览这个功能，例如苹果的Safari浏览器。

 

　　不过，虽然上述浏览器都采用多进程标签浏览概念，但是他们在浏览器中执行多进程标签浏览的方法却是不同的。

 

　　#1、谷歌Chrome/Chromium的多进程架构

 

　　谷歌Chrome是首款采用多进程浏览概念的浏览器，它还具备最为复杂的用于隔离浏览器各个组成部分的系统。

 

　　在Chrome中，谷歌通过out of processplugins（OOPP）功能将所有的插件进程（如Flash、Java、PDF阅读器等）与的浏览器进程隔离，进而提升Chrome浏览器的安全性。也就是说，即使是Chrome中有插件出现崩溃现象，也并不会影响整个浏览器的运行

 

　　总得来讲，谷歌Chrome和Chromium中包含以下4中主要的进程类型：

 

　　*浏览器进程——用于处理用户界面和管理所有其他的进程，其运行在浏览器的最顶级；

 

　　*渲染进程——用于处理独立浏览器标签中的渲染，值得注意的是，一个渲染进程能够处理多个标签；

 

　　*插件进程——每个浏览器插件如Adobe Flash或Java都运行在它们自己的独立进程中，这些插件进程能够与各自的渲染进程互通；

 

　　*扩展进程——浏览器中的扩展也拥有各自的独立进程，以避免互相干扰。

图1：谷歌Chrome多进程架构

 

　　#2、微软IE8 Loosely-Coupled IE（LCIE）

 

　　在最新一代浏览器IE8中，微软添加了被称为“Loosely-CoupledIE（LCIE）”的架构。

 

　　通过Loosely-Coupled IE（LCIE）架构，IE8将主要的浏览进程与渲染进程相隔离。

 

　　主要的进程处理浏览器、用户界面和框架（窗口），用于存储选项卡。在IE8中，多个选项卡是运行在相同的进程中的，不过不同安全级别的选项卡是相互分开的。ActiveX空间是通过选项卡进程进行处理的。

图2：微软IE8多进程架构

图（3）

 

　　#3、Mozilla Electrolysis和Out-of-process插件

 

　　相较于谷歌Chrome和微软IE8，Mozilla Firefox是步入多进程行列中较晚的一款浏览器，其中所包含的多进程架构也不如Chrome或IE复杂。

 

　　Mozilla基金会在Firefox中添加多进程架构的目的就是隔离浏览器插件和浏览器的主要进程，项目代号为“Electrolysis”，正处于早期的测试阶段。

 

　　目前，Firefox 3.6.4 beta builds中已经包含了多进程处理能力。

图4：Firefox中的多进程架构

 

　　#4、WebKit 2中的多进程

 

　　前段时间，WebKit团队宣布，在即将发布的WebKit2中将会包含多进程浏览能力。换句话也就是说，采用WebKit Web渲染引擎的大量浏览器中都将会引进多进程浏览功能。
虽然谷歌Chrome/Chromium使用的是WebKit引擎，不过他们的多进程架构是不同的。在Chrome中，谷歌在每个渲染进程中都包含一个WebKit渲染引擎，而WebKit 小组则计划将WebKit2渲染引擎自身分裂到多个进程中。

 

　　在WebKit2采用多进程浏览模型之后，网页的内容（JavaScript，HTML，以及布局等）将各自拥有独立的进程，这一机制是通过两个主要的子系统（CoreIPC和DrawingArea）来支持的。

 

　　WebKit2中的多进程浏览模型和Google Chrome的最大不同在于，WebKit直接把独立进程模型放进了一个框架中，因此也能被其他客户端使用。事实上，历史上除了浏览器之外，苹果的邮件客户端和微软的个人信息管理软件都使用过WebKit内核。

 

　　WebKit还是其它几个移动浏览器的基础，包括iPhone操作系统、谷歌的 Android、Symbian手机使用的S60 Web浏览器和Palm Pre。
 

图1：WebKit中的多进程架构

 

 

Chrome的多线程模型(一)

0. Chrome的并发模型

如果你仔细看了前面的图，对Chrome的线程和进程框架应该有了个基本的了解。Chrome有一个主进程，称为Browser进程，它是老大，管理Chrome大部分的日常事务；其次，会有很多Renderer进程，它们圈地而治，各管理一组站点的显示和通信（Chrome在宣传中一直宣称一个tab对应一个进程，其实是很不确切的...），它们彼此互不搭理，只和老大说话，由老大负责权衡各方利益。它们和老大说话的渠道，称做IPC（Inter-Process Communication），这是Google搭的一套进程间通信的机制，基本的实现后面自会分解。。。

 

 

不论是Browser进程还是Renderer进程，都不只是光杆司令，它们都有一系列的线程为自己打理各种业务。对于Renderer进程，它们通常有两个线程，一个是Main thread，它负责与老大进行联系，有一些幕后黑手的意思；另一个是Render thread，它们负责页面的渲染和交互，一看就知道是这个帮派的门脸级人物。相比之下，Browser进程既然是老大，小弟自然要多一些，除了大脑般的Main thread，和负责与各Renderer帮派通信的IO thread，其实还包括负责管文件的file thread，负责管数据库的db thread等等（一个更详细的列表，参见这里），它们各尽其责，齐心协力为老大打拼。它们和各Renderer进程的之间的关系不一样，同一个进程内的线程，往往需要很多的协同工作，这一坨线程间的并发管理，是Chrome最出彩的地方之一了。。。

 

 

 

1. Chrome的线程模型

仔细回忆一下我们大部分时候是怎么来用线程的，在我足够贫瘠的多线程经历中，往往都是这样用的：起一个线程，传入一个特定的入口函数，看一下这个函数是否是有副作用的（Side Effect），如果有，并且还会涉及到多线程的数据访问，仔细排查，在可疑地点上锁伺候。。。

 

Chrome的线程模型走的是另一个路子，即，极力规避锁的存在。换更精确的描述方式来说，Chrome的线程模型，将锁限制了极小的范围内（仅仅在将Task放入消息队列的时候才存在...），并且使得上层完全不需要关心锁的问题（当然，前提是遵循它的编程模型，将函数用Task封装并发送到合适的线程去执行...），大大简化了开发的逻辑。。。

 

不过，从实现来说，Chrome的线程模型并没有什么神秘的地方（美女嘛，都是穿衣服比不穿衣服更有盼头...），它用到了消息循环的手段。每一个Chrome的线程，入口函数都差不多，都是启动一个消息循环（参见MessagePump类），等待并执行任务。而其中，唯一的差别在于，根据线程处理事务类别的不同，所起的消息循环有所不同。比如处理进程间通信的线程（注意，在Chrome中，这类线程都叫做IO线程，估计是当初设计的时候谁的脑门子拍错了...）启用的是MessagePumpForIO类，处理UI的线程用的是MessagePumpForUI类，一般的线程用到的是MessagePumpDefault类（只讨论windows, windows,windows...）。不同的消息循环类，主要差异有两个，一是消息循环中需要处理什么样的消息和任务，第二个是循环流程（比如是死循环还是阻塞在某信号量上...）。下图是一个完整版的Chrome消息循环图，包含处理Windows的消息，处理各种Task（Task是什么，稍后揭晓，敬请期待...），处理各个信号量观察者（Watcher），然后阻塞在某个信号量上等待唤醒。。。

 

 

 

当然，不是每一个消息循环类都需要跑那么一大圈的，有些线程，它不会涉及到那么多的事情和逻辑，白白浪费体力和时间，实在是不可饶恕的。因此，在实现中，不同的MessagePump类，实现是有所不同的，详见下表：

 

2. Chrome中的Task

从上面的表不难看出，不论是哪一种消息循环，必须处理的，就是Task（暂且遗忘掉系统消息的处理和Watcher，以后，我们会缅怀它们的...）。刨去其它东西的干扰，只留下Task的话，我们可以这样认为：Chrome中的线程从实现层面来看没有任何区别，它的区别只存在于职责层面，不同职责的线程，会处理不同的Task。最后，在铺天盖地西红柿来临之前，我说一下啥是Task。。。

 

简单的看，Task就是一个类，一个包含了void Run()抽象方法的类（参见Task类...）。一个真实的任务，可以派生Task类，并实现其Run方法。每个MessagePump类中，会有一个MessagePump::Delegate的类的对象（MessagePump::Delegate的一个实现，请参见MessageLoop类...），在这个对象中，会维护若干个Task的队列。当你期望，你的一个逻辑在某个线程内执行的时候，你可以派生一个Task，把你的逻辑封装在Run方法中，然后实例一个对象，调用期望线程中的PostTask方法，将该Task对象放入到其Task队列中去，等待执行。我知道很多人已经抄起了板砖，因为这种手法实在是太常见了，就不是一个简单的依赖倒置，在线程池，Undo\Redo等模块的实现中，用的太多了。。。

 

但，我想说的是，虽说谁家过年都是吃顿饺子，这饺子好不好吃还是得看手艺，不能一概而论。在Chrome中，线程模型是统一且唯一的，这就相当于有了一套标准，它需要满足在各个线程上执行的几十上百种任务的需求，因此，必须在灵活行和易用性上有良好的表现，这就是设计标准的难度。为了满足这些需求，Chrome在底层库上做了足够的功夫：

1. 它提供了一大套的模板封装（参见task.h），可以将Task摆脱继承结构、函数名、函数参数等限制（就是基于模板的伪function实现，想要更深入了解，建议直接看鼻祖《Modern C++》和它的Loki库...）；
2. 同时派生出CancelableTask、ReleaseTask、DeleteTask等子类，提供更为良好的默认实现；
3. 在消息循环中，按逻辑的不同，将Task又分成即时处理的Task、延时处理的Task、Idle时处理的Task，满足不同场景的需求；
4. Task派生自tracked_objects::Tracked，Tracked是为了实现多线程环境下的日志记录、统计等功能，使得Task天生就有良好的可调试性和可统计性；

 

这一套七荤八素的都搭建完，这才算是一个完整的Task模型，由此可知，这饺子，做的还是很费功夫的。。。

 

3. Chrome的多线程模型

工欲善其事，必先利其器。Chrome之所以费了老鼻子劲去磨底层框架这把刀，就是为了面对多线程这坨怪兽的时候杀的更顺畅一些。在Chrome的多线程模型下，加锁这个事情只发生在将Task放入某线程的任务队列中，其他对任何数据的操作都不需要加锁。当然，天下没有免费的午餐，为了合理传递Task，你需要了解每一个数据对象所管辖的线程，不过这个事情，与纷繁的加锁相比，真是小儿科了不知道多少倍。。。

 

 

 

如果你熟悉设计模式，你会发现这是一个Command模式，将创建于执行的环境相分离，在一个线程中创建行为，在另一个线程中执行行为。Command模式的优点在于，将实现操作与构造操作解耦，这就避免了锁的问题，使得多线程与单线程编程模型统一起来，其次，Command还有一个优点，就是有利于命令的组合和扩展，在Chrome中，它有效统一了同步和异步处理的逻辑。。。

 

 

 

 

在一般的多线程模型中，我们需要分清楚啥是同步啥是异步，在同步模式下，一切看上去和单线程没啥区别，但同时也丧失了多线程的优势（沦落成为多线程串行...）。而如果采用异步的模式，那写起来就麻烦多了，你需要注册回调，小心管理对象的生命周期，程序写出来是嗷嗷恶心。在Chrome的多线程模型下，同步和异步的编程模型区别就不复存在了，如果是这样一个场景：A线程需要B线程做一些事情，然后回到A线程继续做一些事情；在Chrome下你可以这样来做：生成一个Task，放到B线程的队列中，在该Task的Run方法最后，会生成另一个Task，这个Task会放回到A的线程队列，由A来执行。如此一来，同步异步，天下一统，都是Task传来传去，想不会，都难了。。。

 

 

 

4. Chrome多线程模型的优缺点

一直在说Chrome在规避锁的问题，那到底锁是哪里不好，犯了何等滔天罪责，落得如此人见人嫌恨不得先杀而后快的境地。《代码之美》的第二十四章“美丽的并发”中，Haskell设计人之一的Simon Peyton Jones总结了一下用锁的困难之处，我罚抄一遍，如下：

1. 锁少加了，导致两个线程同时修改一个变量；
2. 锁多加了，轻则妨碍并发，重则导致死锁；
3. 锁加错了，由于锁和需要锁的数据之间的联系，只存在于程序员的大脑中，这种事情太容易发生了；
4. 加锁的顺序错了，维护锁的顺序是一件困难而又容易出错的问题；
5. 错误恢复；
6. 忘记唤醒和错误的重试；
7. 而最根本的缺陷，是锁和条件变量不支持模块化的编程。比如一个转账业务中，A账户扣了100元钱，B账户增加了100元，即使这两个动作单独用锁保护维持其正确性，你也不能将两个操作简单的串在一起完成一个转账操作，你必须让它们的锁都暴露出来，重新设计一番。好好的两个函数，愣是不能组在一起用，这就是锁的最大悲哀；

 

通过这些缺点的描述，也就可以明白Chrome多线程模型的优点。它解决了锁的最根本缺陷，即，支持模块化的编程，你只需要维护对象和线程之间的职能关系即可，这个摊子，比之锁的那个烂摊子，要简化了太多。对于程序员来说，负担一瞬间从泰山降成了鸿毛。。。

而Chrome多线程模型的一个主要难点，在于线程与数据关系的设计上，你需要良好的划分各个线程的职责，如果有一个线程所管辖的数据，几乎占据了大半部分的Task，那么它就会从多线程沦为单线程，Task队列的锁也将成为一个大大的瓶颈。。。

 

 

 

 

从根本上来说，Chrome的线程模型解决的是并发中的用户体验问题而不是联合工作的问题（参见我前面喷的“闲话并发”），它不是和Map/Reduce那样将关注点放在数据和执行步骤的拆分上，而是放在线程和数据的对应关系上，这是和浏览器的工作环境相匹配的。设计总是和所处的环境相互依赖的，毕竟，在客户端，不会和服务器一样，存在超规模的并发处理任务，而只是需要尽可能的改善用户体验，从这个角度来说，Chrome的多线程模型，至少看上去很美。。。

 

Chrome的进程间通信(二)

1. Chrome进程通信的基本模式

进程间通信，叫做IPC（Inter-ProcessCommunication），在Chrome不多的文档中，有一篇就是介绍这个的，在这里。Chrome最主要有三类进程，一类是Browser主进程，我们一直尊称它老人家为老大；还有一类是各个Render进程，前面也提过了；另外还有一类一直没说过，是Plugin进程，每一个插件，在Chrome中都是以进程的形式呈现，等到后面说插件的时候再提罢了。Render进程和Plugin进程都与老大保持进程间的通信，Render进程与Plugin进程之间也有彼此联系的通路，唯独是多个Render进程或多个Plugin进程直接，没有互相联系的途径，全靠老大协调。。。

进程与进程间通信，需要仰仗操作系统的特性，能玩的花着实不多，在Chrome中，用到的就是有名管道（Named Pipe），只不过，它用一个IPC::Channel类，封装了具体的实现细节。Channel可以有两种工作模式，一种是Client，一种是Server，Server和Client分属两个进程，维系一个共同的管道名，Server负责创建该管道，Client会尝试连接该管道，然后双发往各自管道缓冲区中读写数据（在Chrome中，用的是二进制流，异步IO...），完成通信。。。

 

 

Channel中，有三个比较关键的角色，一个是Message::Sender，一个是Channel::Listener，最后一个是MessageLoopForIO::Watcher。Channel本身派生自Sender和Watcher，身兼两角，而Listener是一个抽象类，具体由Channel的使用者来实现。顾名思义，Sender就是发送消息的接口，Listener就是处理接收到消息的具体实现，但这个Watcher是啥？如果你觉得Watcher这东西看上去很眼熟的话，我会激动的热泪盈眶的，没错，在前面（第一部分第一小节...）说消息循环的时候，从那个表中可以看到，IO线程（记住，在Chrome中，IO指的是网络IO，*_*）的循环会处理注册了的Watcher。其实Watcher很简单，可以视为一个信号量和一个带有OnObjectSignaled方法对象的对，当消息循环检测到信号量开启，它就会调用相应的OnObjectSignaled方法。。。

 

 

一图解千语，如上图所示，整个Chrome最核心的IPC流程都在图上了，期间，刨去了一些错误处理等逻辑，如果想看原汁原味的，可以自查Channel类的实现。当有消息被Send到一个发送进程的Channel的时候，Channel会把它放在发送消息队列中，如果此时还正在发送以前的消息（发送端被阻塞...），则看一下阻塞是否解除（用一个等待0秒的信号量等待函数...），然后将消息队列中的内容序列化并写道管道中去。操作系统会维护异步模式下管道的这一组信号量，当消息从发送进程缓冲区写到接收进程的缓冲区后，会激活接收端的信号量。当接收进程的消息循环，循到了检查Watcher这一步，并发现有信号量激活了，就会调用该Watcher相应的OnObjectSignaled方法，通知接受进程的Channel，有消息来了！Channel会尝试从管道中收字节，组消息，并调用Listener来解析该消息。。。

从上面的描述不难看出，Chrome的进程通信，最核心的特点，就是利用消息循环来检查信号量，而不是直接让管道阻塞在某信号量上。这样就与其多线程模型紧密联系在了一起，用一种统一的模式来解决问题。并且，由于是消息循环统一检查，线程不会随便就被阻塞了，可以更好的处理各种其他工作，从理论上讲，这是通过增加CPU工作时间，来换取更好的体验，颇有资本家的派头。。。

 

2. 进程间的跨线程通信和同步通信

在Chrome中，任何底层的数据都是线程非安全的，Channel不是太上老君（抑或中国足球？...），它也没有例外。在每一个进程中，只能有一个线程来负责操作Channel，这个线程叫做IO线程（名不符实真是一件悲凉的事情...）。其它线程要是企图越俎代庖，是会出大乱子的。。。

但是有时候（其实是大部分时候...），我们需要从非IO线程与别的进程相通信，这该如何是好？如果，你有看过我前面写的线程模型，你一定可以想到，做法很简单，先将对Channel的操作放到Task中，将此Task放到IO线程队列里，让IO线程来处理即可。当然，由于这种事情发生的太频繁，每次都人肉做一次颇为繁琐，于是有一个代理类，叫做ChannelProxy，来帮助你完成这一切。。。

从接口上看，ChannelProxy的接口和Channel没有大的区别（否则就不叫Proxy了...），你可以像用Channel一样，用ChannelProxy来Send你的消息，ChannelProxy会辛勤的帮你完成剩余的封装Task等工作。不仅如此，ChannelProxy还青出于蓝胜于蓝，在这个层面上做了更多的事情，比如：发送同步消息。。。

不过能发送同步消息的类不是ChannelProxy，而是它的子类，SyncChannel。在Channel那里，所有的消息都是异步的（在Windows中，也叫Overlapped...），其本身也不支持同步逻辑。为了实现同步，SyncChannel并没有另造轮子，而只是在Channel的层面上加了一个等待操作。当ChannelProxy的Send操作返回后，SyncChannel会把自己阻塞在一组信号量上，等待回包，直到永远或超时。从外表上看同步和异步没有什么区别，但在使用上还是要小心，在UI线程中使用同步消息，是容易被发指的。。。

3. Chrome中的IPC消息格式

说了半天，还有一个大头没有提过，那就是消息包。如果说，多线程模式下，对数据的访问开销来自于锁，那么在多进程模式下，大部分的额外开销都来自于进程间的消息拆装和传递。不论怎么样的模式，只要进程不同，消息的打包，序列化，反序列化，组包，都是不可避免的工作。。。

在Chrome中，IPC之间的通信消息，都是派生自IPC::Message类的。对于消息而言，序列化和反序列化是必须要支持的，Message的基类Pickle，就是干这个活的。Pickle提供了一组的接口，可以接受int，char，等等各种数据的输入，但是在Pickle内部，所有的一切都没有区别，都转化成了一坨二进制流。这个二进制流是32位齐位的，比如你只传了一个bool，也是最少占32位的，同时，Pickle的流是有自增逻辑的（就是说它会先开一个Buffer，如果满了的话，会加倍这个Buffer...），使其可以无限扩展。Pickle本身不维护任何二进制流逻辑上的信息，这个任务交到了上级处理（后面会有说到...），但Pickle会为二进制流添加一个头信息，这个里面会存放流的长度，Message在继承Pickle的时候，扩展了这个头的定义，完整的消息格式如下：

 

 

其中，黄色部分是包头，定长96个bit，绿色部分是包体，二进制流，由payload_size指明长度。从大小上看这个包是很精简的了，除了routing位在消息不为路由消息的时候会有所浪费。消息本身在有名管道中是按照二进制流进行传输的（有名管道可以传输两种类型的字符流，分别是二进制流和消息流...），因此由payload_size + 96bits，就可以确定是否收了一个完整的包。。。

从逻辑上来看，IPC消息分成两类，一类是路由消息（routed message），还有一类是控制消息（control message）。路由消息是私密的有目的地的，系统会依照路由信息将消息安全的传递到目的地，不容它人窥视；控制消息就是一个广播消息，谁想听等能够听得到。。。

 

4. 定义IPC消息

如果你写过MFC程序，对MFC那里面一大堆宏有所忌惮的话，那么很不幸，在Chrome中的IPC消息定义中，你需要再吃一点苦头了，甚至，更苦大仇深一些；如果你曾经领教过用模板的特化偏特化做Traits、用模板做函数重载、用编译期的Tuple做变参数支持，之类机制的种种麻烦的话，那么，同样很遗憾，在Chrome中，你需要再感受一次。。。

不过，先让我们忘记宏和模板，看人肉一个消息，到底需要哪些操作。一个标准的IPC消息定义应该是类似于这样的：

class SomeMessage 

    : public IPC::Message

{

public:

    enum { ID = ...; }

 

    SomeMessage(SomeType &data) 

        :IPC::Message(MSG_ROUTING_CONTROL, ID, ToString(data)) 

    {...}

 

    ...

};

大概意思是这样的，你需要从Message（或者其他子类）派生出一个子类，该子类有一个独一无二的ID值，该子类接受一个参数，你需要对这个参数进行序列化。两个麻烦的地方看的很清楚，如果生成独一无二的ID值？如何更方便的对任何参数可以自动的序列化？。。。

在Chrome中，解决这两个问题的答案，就是宏 + 模板。Chrome为每个消息安排了一种ID规格，用一个16bits的值来表示，高4位标识一个Channel，低12位标识一个消息的子id，也就是说，最多可以有16种Channel存在不同的进程之间，每一种Channel上可以定义4k的消息。目前，Chrome已经用掉了8种Channel（如果A、B进程需要双向通信，在Chrome中，这是两种不同的Channel，需要定义不同的消息，也就是说，一种双向的进程通信关系，需要耗费两个Channel种类...），他们已经觉得，16bits的ID格式不够用了，在将来的某一天，估计就被扩展成了32bits的。书归正传，Chrome是这么来定义消息ID的，用一个枚举类，让它从高到低往下走，就像这样：

enum SomeChannel_MsgType

{

    SomeChannelStart = 5<< 12,

    SomeChannelPreStart = (5<< 12) - 1,

    Msg1,

    Msg2,

    Msg3,

    ...

    MsgN,

    SomeChannelEnd

};

这是一个类型为5的Channel的消息ID声明，由于指明了最开始的两个值，所以后续枚举的值会依次递减，如此，只要维护Channel类型的唯一性，就可以维护所有消息ID的唯一性了（当然，前提是不能超过消息上限...）。但是，定义一个ID还不够，你还需要定义一个使用该消息ID的Message子类。这个步骤不但繁琐，最重要的，是违反了DIY原则，为了添加一个消息，你需要在两个地方开工干活，是可忍孰不可忍，于是Google祭出了宏这颗原子弹，需要定义消息，格式如下：

IPC_BEGIN_MESSAGES(PluginProcess, 3)

  

  IPC_MESSAGE_CONTROL2(PluginProcessMsg_CreateChannel,

                      int /* process_id */,

                      HANDLE /* renderer handle */)

 

  IPC_MESSAGE_CONTROL1(PluginProcessMsg_ShutdownResponse,

                      bool /* ok to shutdown */)

 

  IPC_MESSAGE_CONTROL1(PluginProcessMsg_PluginMessage,

                      std::vector<uint8> /* opaquedata */)

 

  IPC_MESSAGE_CONTROL0(PluginProcessMsg_BrowserShutdown)

 

IPC_END_MESSAGES(PluginProcess)

这是Chrome中，定义PluginProcess消息的宏，我挖过来放在这了，如果你想添加一条消息，只需要添加一条类似与IPC_MESSAGE_CONTROL0东东即可，这说明它是一个控制消息，参数为0个。你基本上可以这样理解，IPC_BEGIN_MESSAGES就相当于完成了一个枚举开始的声明，然后中间的每一条，都会在枚举里面增加一个ID，并声明一个子类。这个一宏两吃，直逼北京烤鸭两吃的高超做法，可以参看ipc_message_macros.h，或者看下面一宏两吃的一个举例。。。

 

 

此外，当接收到消息后，你还需要处理消息。接收消息的函数，是IPC::Channel::Listener子类的OnMessageReceived函数。在这个函数中，会放置一坨的宏，这一套宏，一定能让你想起MFC的Message Map机制：

   IPC_BEGIN_MESSAGE_MAP_EX(RenderProcessHost, msg, msg_is_ok)

     IPC_MESSAGE_HANDLER(ViewHostMsg_PageContents, OnPageContents)

     IPC_MESSAGE_HANDLER(ViewHostMsg_UpdatedCacheStats,

                         OnUpdatedCacheStats)

     IPC_MESSAGE_UNHANDLED_ERROR()

    IPC_END_MESSAGE_MAP_EX()

这个东西很简单，展开后基本可以视为一个Switch循环，判断消息ID，然后将消息，传递给对应的函数。与MFC的Message Map比起来，做的事情少多了。。。

通过宏的手段，可以解决消息类声明和消息的分发问题，但是自动的序列化还不能支持（所谓自动的序列化，就是不论你是什么类型的参数，几个参数，都可以直接序列化，不需要另写代码...）。在C++这种语言中，所谓自动的序列化，自动的类型识别，自动的XXX，往往都是通过模板来实现的。这些所谓的自动化，其实就是通过事前的大量人肉劳作，和模板自动递推来实现的，如果说.Net或Java中的自动序列化是过山轨道，这就是那挑夫的骄子，虽然最后都是两腿不动到了山顶，这底下费得力气真是天壤之别啊。具体实现技巧，有兴趣的看看《STL源码剖析》，或者是《C++新思维》，或者Chrome中的ipc_message_utils.h，这要说清楚实在不是一两句的事情。。。

总之通过宏和模板，你可以很简单的声明一个消息，这个消息可以传入各式各样的参数（这里用到了夸张的修辞手法，其实，只要是模板实现的自动化，永远都是有限制的，在Chrome的模板实现中，参数数量不要超过5个，类型需要是基本类型、STL容器等，在不BT的场合，应该够用了...），你可以调用Channel、ChannelProxy、SyncChannel之类的Send方法，将消息发送给其他进程，并且，实现一个Listener类，用Message Map来分发消息给对应的处理函数。如此，整个IPC体系搭建完成。。。

 

 

 

Chrome的进程间通信(三)

1. 基本的进程结构

Chrome是一个多进程的架构，不过所有的进程都会由老大，Browser进程来管理，走的是集中化管理的路子。在Browser进程中，有xxxProcessHost，每一个host，都对应着一个Process，比如RenderProcessHost对应着RenderProcess，PluginProcessHost对应着PluginProcess，有多少个host的实例，就有多少个进程在运行。。。

 

这是一个比较典型的代理模式，Browser对Host的操作，都会被Host封装成IPC消息，传递给对应的Process来处理，对于大部分上层的类，也就隔离了多进程细节。。。

2. Render进程

先不扯Plugin的进程，只考虑Render进程。前面说了，一个Process一个tab，只是广告用语，实际上，每一个web页面内容（包括在tab中的和在弹出窗口中的...），在Chrome中，用RenderView表示一个web页面，每一个RenderView可以寄宿在任一一个RenderProcess中，它只是依托RenderProcess帮助它进行通信。每一个RenderProcess进程都可以有1到N个RenderView实例。。。

 

Chrome支持不同的进程模型，可以一个tab一个进程，一个site instance一个进程等等。但基本模式都是一致的，当需要创建一个新的RenderView的时候，Chrome会尝试进行选择或者是创建进程。比如，在one site one process的模式下，如果存在此site，就会选择一个已有的RenderProcessHost，让它管理这个新的RenderView，否则，会创建一个RenderProcessHost（同时也就创建了一个Process），把RenderView交给它。。。

 

在默认的one site instance one process的模式中，Chrome会为每个新的site instance创建一个进程（从一个页面链开来的页面，属于同一个site instance），但，Render进程总数是有个上限的。这个上限，根据内存大小的不同而异，比如，在我的机器上（2G内存），最多可以容纳20个Render进程，当达到这个上限后，你再开新的网站，Chrome会随机为你选择一个已有的进程，把这个网站对应的RenderView给扔进去。。。

 

每一次你新输入一个站点信息，在默认模式下，都必然导致一个进程的诞生，很可能，伴随着另一个进程的死亡（如果这个进程没有其他承载的RenderView的话，他就自然死亡了，RenderView的个数，就相当于这个进程的引用计数...）。比如，你打开一个新标签页的时候，系统为你创造了一个进程来承载这个新标签页，你输入www.baidu.com，于是新标签页进程死亡，承载www.baidu.com的进程诞生。你用baidu搜索了一下，毫无疑问，你基本对它的搜索结果很失望，于是你重新输入www.google.com，老的承载baidu的进程死亡，承载google的进程被构建出来。这时候你想回退到之前baidu的搜索结果，乐呵乐呵的话，一个新的承载baidu的进程被创造，之前Google的进程死亡。同样，你再次点击前进，又来到Google搜索结果的时候，一个新的进程有取代老的进程出现了。。。

 

以上现象，你都可以自己来检验，通过观察about:memory页面的信息，你可以了解整个过程（记得每做一步，需要刷新一下about:memory页面）。我唧唧歪歪说了半天，其实想表达的是，Chrome并没有像我YY的一样做啥进程池之类的特殊机制，而是简单的履行有就创建、没有就销毁的策略。我并不知道有没有啥很有效的多进程模型，这方面一点都没玩过，猜测Chrome之所以采取这样的策略，是经过琢磨的，觉得进程生死的代价可以承受，比较可行。。。

3. 进程开销控制算法

说开销无外乎两方面的内容，一为时间，二则空间。Chrome没有在进程创建和销毁上做功夫，但是当进程运行起来后，还是做了一些工作的。。。

节约工作首先从CPU耗时上做起，优先级越高的进程中的线程，越容易被调度，从而耗费CPU时间，于是，当一个页面不再直接面对用户的时候，Chrome会将它的进程优先级切到Below Normal的级别，反之，则切回Normal级别。通过这个步骤，小节约了一把时间。。。

 

 

当然这只是一道开胃小菜，满汉全席是控制进程的工作集大小，以达到降低进程实际内存消耗的目的（Chrome为了体现它对内存的节约，用了“更为精确”的内存消耗计算方法...）。提到这一点，Chrome颇为自豪，在文档中，顺着道把单进程的模式鄙视了一下，基本意思是：在多进程的模式下，各个页面实际占用的内存数量，更容易被控制，而在单进程的模式下，几乎是不能作出控制的，所以，很多时候，多进程模式耗费的内存，是会小于多线程模式的。这个说法靠不靠谱，大家心里都有谱，就不多说了。。。

 

具体说来，Chrome对进程工作集的控制算法还是比较简单的。首先，在进程启动的时候，需要指明进程工作的内存环境，是高内存，低内存，还是中等内存，默认模式下，是中等内存（我以为Chrome会动态计算的，没想到竟然是启动时指定...）。在高内存模式，不存在对工作集的调整，使劲用就完事了；在低内存的模式下，调整也很简单，一旦一个进程不再有页面面对观众了，尝试释放其所有工作集。相比来说，中等模式下，算法相对复杂一些，当一个进程从直接面对观众，沦落到切换到后台的悲惨命运，其工作集会缩减，算法为： TargetWorkingSetSize = (LastWorkingSet/2 +CurrentWorkingSet) /2；其中，TargetWorkingSetSize指的是预期降到的工作集大小，CurrentWorkingSet指的是进程当前的工作集（在Chrome中，工作集的大小，包含私有的和可共享的两部分内存，而不包含已经共享了的内存空间...），LastWorkingSet，等于上一次的CurrentWorkingSet除以DampingFactor，默认的DampingFactor为2。而反之，当一个进程从幕后走向台前，它的工作集会被放大为 LastWorkingSet * DampingFactor * 2，了解过LastWorkingSet的含义，你已经知道，这就是将工作集放大两倍的另类版写法。。。

 

Chrome的Render进程工作集调整，除了发生在tab切换（或新页面建立）的时候，还会发生在整个Chrome的idle事件触发后。Chrome有个计时器，统计Chrome空闲的时长，当时长超过30s后（此工作会反复进行...），Chrome会做一系列工作，其中就包括，调整进程的工作集。被调整的进程，不仅仅是Render进程，还包括Plugin进程和Browser进程，换句话描述，就是所有Chrome进程。。。

这个算法导致一个很悲凉的状况，当你去蹲了个厕所回到电脑前，切换了一个Chrome页面，你发现页面一片惨白，一阵硬盘的骚动过后，好不容易恢复了原貌。如果再切，相同的事情又会发生，孜孜不倦，直到你切过每一个进程。这个惨案发生的主要原因，就是由于所有Chrome进程的工作集都被释放了，页面的重载和Render需要不少的一坨时间，这就大大影响了用户感受，毕竟，总看到惨白的画面，容易产生不好的情绪。强烈感觉这个不算一个很出色的策略，应该有一个工作集切换的底限，或者是在Chrome从idle中被激活的时候，偷偷摸摸的统一扩大工作集，发几个事件刺激一下，把该加载的东西加载起来。。。

 

整体感觉，Chrome对进程开销的控制，并不像想象中的有非常精妙绝伦的策略在里面，通过工作集这总手段并不算华丽，而且，如果想很好的工作的话，有一个非常非常重要的前提，就是被切换的页面，很少再被继续浏览。个人觉得这个假设并不是十分可靠，这就使得在某些情况下，产生非常不好的用户体验，也许Chrome需要进一步在这个地方琢磨点方法的。。。

Chrome的进程间通信(四)

1. Chrome的窗口控件

Chrome提供了自己的一个UI控件库，相关文档可以参见这里。用Chrome自己的话来说，我觉得市面上的七荤八素的图形控件库都不好用，于是自己倒腾倒腾实现了一套。。。

广告虽如此说，不过，Chrome的图形控件结构，我还未发现有啥非常非常特别的地方。Chrome的窗口、按钮、菜单之类的控件，都直接或间接派生自View，这个是控件基类。Chrome的View具有树形结构，其内部有一个子View数组，由此构成一个控件常用的组合模式。。。

有一个比较特殊的View子类，叫做RootView，顾名思义，它是整个View控件树的根，在Chrome中，一个正确的树形的控件结构，必须由RootView作为根。之所以要这样设计，是因为RootView有一个比较特殊的功能，那就是分发消息。。。

我们知道，一般的Windows控件，都有一个HWND，用与占据一块屏幕，捕获系统消息。Chrome中的View只是保存控件相关信息和绘制控件，里面没有HWND句柄，因此不能够捕获系统消息。在Chrome中，完整的控件架构是这样的，首先需要有一个ViewContainer，它里面包含一个RootView。ViewContainer是一个抽象类，在Window中的一个子类是HWNDViewContainer，同时，HWNDViewContainer还是MessageLoopForUI::Observer的子类。如果你看过本文第一部分描述的线程通信的内容的话，你就应该还记得，Observer是用于监听本线程内系统消息的东东。。。

当有系统消息进入此线程消息循环后，HWNDViewContainer会监听到这个情况，如果和View相关的消息，它就会调用RootView的相关方法，传递给控件。在RootView的内部，会遍历整个控件树上的控件，将消息传递给各个控件。当然，有的消息是可以独占的，比如鼠标移动发送在某个View所管辖的范围内，它会告知RootView（通过方法的返回值...），这个消息我要了，那么RootView会停止遍历。。。

在设计的时候，View对消息的处理，采取的是大而全的接口模式。就是说在View内部，提供了所有可能的消息处理接口，并提供了默认实现，所有子类只需要覆盖自己需要的消息处理函数即可。如果对MFC的消息映射有了解的话，可以知道两者的区别。MFC在设计的时候，觉得无法提供大而全的接口，因为消息总类实在太多，而且还是可扩展的，于是就有了消息映射着一套繁琐的宏。但Chrome的图形框架，显然没有做一个通用的Framework的打算，因此，可以采用这样的策略，使得子类的派生变得简单而自然。。。

每一个View的子类控件，比如Button之类的，会存储一些数据，根据消息做一些行为，并且绘制出自己。在Chrome中，画图的东西是ChromeCanvas这个类，在其内部，通过Skia和GDI实现绘制。Skia是Android团队开发的一个跨平台的图形引擎，在Chrome中负责除了文字之外，所有内容的绘制；而文字绘制的重担，在Windows中交到了GDI的手上。这样的设计会给跨平台带来一些困难，估计是由Skia实现文本绘制会比较繁琐，才会带出如此一个设计的模式。。。

另外一个历史遗留产物，就是在Windows下的图形控件，还有一些是原生的，就是说带有HWND那种传统的控件，这是Chrome身上不多的赶工期的痕迹，随着时间的宽裕，这样的原生控件会被淘汰进历史的垃圾箱，而全部变为从View派生的控件。。。

其实，对于Chrome这套控件架构我还没算摸得很熟悉，估计等到做一次插件之后会了解的更透彻，因此，只说了点皮毛，聊表心意。。。

2. Chrome的页面加载和绘制

上面这些UI控件，都是用在窗口上的（比如浏览器的外框，菜单，对话框之类的...）。我们在浏览器中看到的大部分内容，是网页页面。页面的绘制（绘制，就是把一个HTML文件变成一个活灵活现的页面展示的过程...），只有一半轮子是Chrome自己做的，还有一部分来自于WebKit，这个Apple打造的Web渲染器。。。

之所以说是一半轮子来源于WebKit，是因为WebKit本身包含两部分主要内容，一部分是做Html渲染的，另一部分是做JavaScript解析的。在Chrome中，只有Html的渲染采用了WebKit的代码，而在JavaScript上，重新搭建了一个NB哄哄的V8引擎。目标是，用WebKit + V8的强强联手，打造一款上网冲浪的法拉利，从效果来看，还着实做的不错。。。

不过，虽说Chrome和WebKit都是开源的，并联手工作。但是，Chrome还是刻意的和WebKit保持了距离，为其始乱终弃埋下了伏笔。Chrome在WebKit上封装了一层，称为WebKit Glue。Glue层中，大部分类型的结构和接口都和WebKit类似，Chrome中依托WebKit的组件，都只是调用WebKit Glue层的接口，而不是直接调用WebKit中的类型。按照Chrome自己文档中的话来说，就是，虽然我们再用WebKit实现页面的渲染，但通过这个设计（加一个间接层...）已经从某种程度大大降低了与WebKit的耦合，使得可以很容易将WebKit换成某个未来可能出现的更好的渲染引擎。。。

 

 

当你键入一个Url并敲下回车后，Chrome会在Browser进程中下载Url对应的页面资源（包括Web页面和Cookie），而不是直接将Url发送给Render进程让它们自行下载（你会越来越发现，Render进程绝对是100%的名符其实，除了绘制，几乎啥多余的事情都不会干的...）。与各个Render进程各自为站，各自管好自己所需的资源相比，这种策略仿佛会增加大量的进程间通信。之所以采用，按照这篇文档的解释，主要有三个优点，一个是避免子进程与网络通信，从而将网络通信的权限牢牢握在主进程手中，Render进程能力弱了，想造反干坏事的可能性就降低了（可以更好控制各个Render进程的权限...）；另一个是有利于Cookie等持久化资源在不同页面中的共享，否则在不同Render进程中传递Cookie这样的事情，做起来更麻烦；还有一点很重要的，是可以控制与网络建立HTTP连接的数量，以Browser为代表与网络各方进行通信，各种优化策略都比较好开展（比如池化）。。。

当然，在Browser进程中进行统一的资源管理，也就意味着不再方便用WebKit进行资源下载（WebKit当然有此能力，不过再次被Chrome抛弃了...），而是依托WinHTTP来做的。WinHTTP在接受数据的过程中，会不停的把数据和相关的消息通过IPC，发送给负责绘制此页面的Render进程中对应的RenderView。在这里，路由消息中的那个ID值起了关键的作用，系统依照此ID，能够准确的将相关的消息发送到相关的View头上，这玩意发错了地方还真不是和有人把钱错到你账户上一样，因为错收的进程基本上无福消受这个意外来客，轻者页面显示混乱，重者消化不良直接噎死。。。

RenderView接收到页面信息，会一边绘制一边等待更多的资源到来，在用户看来，所请求的页面正在一点一点显示出来。当然，如果是一个通知传输开始、传输结束这样的消息，通过序列化到消息参数里面，经由IPC发过来，代价还是可以承受的，但是，想资源内容这样大段大段的字节流，如果通过消息发过来，浪费两边进程大量空间和时间，就不合适了。于是这里用到了共享内存。Browser进程将下载到的资源写到共享内存中，并将共享内存的句柄和共享区域的大小序列化在消息中发送给Render进程。Render进程拿到这个句柄，就可以通过它访问到共享内存相关的区域，读取信息并进行绘制。通过这样的方式，即享用到了统一资源管理的优点，由避免了很高的进程通信开销，左右逢源，好不快活。。。

3. Chrome页面的消息响应

Render进程是一个娇生惯养的进程，这一点从上面一段已经可以看出来了。它自己的资源它自己都不下载，而是由Browser进程来帮忙。不过Render进程也许比你想象的还要懒惰一些，它不但不自己下载资源，甚至，连自己的系统消息都不接收。。。

Render进程中不包含HWND，当你鼠标在页面上划来划去，点上点下，这些消息其实都发到了Browser进程，它们拥有页面呈现部分的HWND。Browser会将这些消息转手通过IPC发送给对应的Render进程中的RenderView，很多时候WebKit会处理此类消息，当它发现出现了某种值得告诉Browser进程的事情，它会组个报回赠给Browser进程。举个例子，你打开一个页面，然后拿鼠标在页面上乱晃。Browser这时候就像一个碎嘴大婶，不厌其烦的告诉Render进程，“鼠标动了，鼠标动了”。如果Render对这个信息无所谓，就会很无聊的应答着：“哦，哦”（发送一个回包...）。但是，当鼠标划过链接的时候，矜持的Render进程坐不住了，会大声告诉Browser进程：“换鼠标，换鼠标~~”，Browser听到后，会将鼠标从箭头状换成手指状，然后继续以上过程。。。

比较麻烦的是Paint消息，重新绘制页面是一个太频繁发生的事情，不可能重绘一次就序列化一坨字节流过去。于是策略也很清楚了，就是依然用共享内存读写，用消息发句柄。在Render进程中，会有一个共享内存池（默认值为2...），以size为key，以共享内存为值，简单的先入先出淘汰算法，利用局部性的特征，避免反复的创建和销毁共享内存（这和资源传递不一样，因为资源传递可以开一块固定大小的共享内存...）。Render进程从共享内存池中拿起一块（二维字节数组...），就好像拿着一块屏幕似的，拼了命往上绘制，为了让Render安心觉着有成就感，Browser会偷偷帮Render把这些内容绘制到屏幕上，造成Render进程直接绘制屏幕的假象。这可就苦了屏幕取词的工具们，因为在HWND上压根就没啥字符信息，全部就是一坨图像而已，啥也取不着。于是Google金山词霸，网易有道词霸各自发挥智慧，另辟蹊径，也算是都利用Chrome做了一把广告。。。

为什么不让Render进程自己拥有HWND，自己管理自己的消息，既快捷又便利。在Chrome的官方Blog上，有一篇解释的文章，基本上是这个意思，速度是必须快的发指的，但是为了用户响应，放弃一些速度是必要的，毕竟，没有人喜欢总假死的浏览器。在Browser进程中，基本上是杜绝任何同步Render进程的工作，所有操作都是异步完成。因为Render进程是不靠谱的，随时可能牺牲掉，同步它们往往导致主进程停止响应，从而导致整个浏览器停下来甚至挂掉，这个代价是不可以容忍的。但是，Windows有一个恶习，喜欢往整个HWND继承体系中发送同步消息（我不是很清楚这个状况，有人能解释么？...），这时候，如果HWND在Render进程中，就务必会导致主进程与Render进程的同步，Chrome无法控制Windows，于是，它们只能够控制Render，把它们的HWND搬到主进程中，避免同步操作，换取用户响应的速度。。。

4. 结论

整个Chrome的UI架构，就是一个权责分配的问题。可以把Browser进程看成是一个类似于朱元璋般的勤劳皇帝（详见《明朝那些事 一》...），把大多数的权利都牢牢把握在手中，这样，虽然Browser很操劳，但是整体上的协调和同步，都进行的非常顺畅。Render进程就是皇帝手下的傀儡宰相们，只负责自己的一亩三分地，听从皇帝的调配即可。这这样的环境下，Render进程的生死变得无足轻重，Render的死亡，只是少了一个绘制页面的工具而已，其他一切如故。通过控制权力，换取天下太平，这招在coding界，同样是一个不错的策略，但是，唯一的意外来自于Plugin。按照规范，Chrome的Plugin是可以创立窗口的（HWND），这必然导致同步问题，Chrome没有办法通过控制权力的方式解决这个问题，只能想些别的亡羊补牢的招来搞定。。。

Chrome的进程间通信(五)

1. NPAPI

为了紧密的与各个开源浏览器团结起来，共同抗击IE的垄断，Chrome的插件，也遵循了NPAPI(Netscape Plugin Application Programming Interface)标准，支持这个标准的浏览器需要实现一组规定的API供插件调用，这组API形如NPN_XXX，比如NPN_GetURL，插件可以利用这些API进行二次开发。而NPAPI插件以一个Dll之类的作为物理载体（windows下dll，linux下是so...）进行提供，里面同样也实现了一组规定的API。形式包括NP_XXX和NPP_XXX，NP_XXX是系统需要默认调用的方法，用于认知这个插件，比如NP_Initialize，而NPP_XXX是用于插件完成一些实际功能，比如NPP_New。。。

所有的插件dll都需要放置在指定目录下（根据操作系统的不同而不同...），每个插件可以处理一种或多种MIME格式的数据，比如application/pdf，说明该插件可以处理pdf相关的文档。在Chrome中键入about:plugins，可以查看当前Chrome中具有的插件信息。。。

NPAPI是一个很经典的插件方案，用dll进行注入，用协定的API进行通信，用字符串描述插件能力。插件宿主（在这里就是浏览器...），会根据能力描述，动态加载插件，并负责插件调用的流程和生命周期管理。而插件中，负责真实逻辑的处理，并可以构造UI与用户交流。以此类方式实现的插件系统，往往是处理的逻辑比较固定适用范围一般（用API写死了逻辑...），但可扩展性不错（用字符串描述能力，可无限扩展...）。。。

在Chrome中nphostapi.h中，定义了所有NPAPI相关的函数指针和结构，这个文件放置在glue目录下，如果看过前面碰过的文章就知道，在WebKit内肯定也有一套相同的东西；在npapi.h/.cc中，提供了Chrome浏览器端的NPN_XXX系列函数的实现；每一个插件物理实例，用PluginLib类来表示，而每一个插件的逻辑实例，用PluginInstance类来表示。这个概念牵强附会的可以用windows中的句柄来类比，当你想操作一个内核对象，你需要获得一个内核对象的句柄，每个进程中的句柄肯定不相同，但后面的内核对象却是同一个，内核对象的生命周期通过句柄的计数来控制，有人用则或，无人用则死（当然这个类比相当的牵强，主要是想说明引用计数和逻辑与物理的关系，但一个关键性的区别在于，PluginLib与PluginInstance都是在一个进程内的，不能跨越进程边界...）。在Chrome中，PluginLib负责加载和销毁一个dll，拿到所有导出函数的函数指针，PluginInstance对这些东西进行了封装，可以更好的来调用。。。

关于NPAPI的更多细节，Chrome并没有提供任何文档，但是，各个先驱的浏览器们都提供了大量丰富的文档。比如，你可以到这里，查看firefox中的NPAPI文档，基本通用。。。

2. Chrome的多进程插件模型

Chrome的插件模型，与早先的浏览器的最大不同，是它采用了多进程的方式，每一个插件，都有一个单独的进程来承载（Shift + Esc打开Chrome进程管理器，可以看到现在已经加载的插件进程...）。当WebKit进行页面渲染的时候，发现了未知的MIME类型数据，它会告知给Browser进程，召唤它提供一个插件来解析。如果该插件还未加载，Browser会在指定目录中搜寻出具有此实力的插件（如果没有此类人才只能作罢...），并为它创建一个进程，让它负责所有的该插件相关的任务，然后建立起一个IPC通路，与它“保持通话”。这套流程一定不会太陌生，因为它与Render进程的创建大同小异换汤不换药。。。

Plugin进程与Render进程最大的区别在于，Render需要与Browser进程大量通信，因为它的HWND归Browser老大掌管着，相关所有内容都需要通信完成。但Plugin不需要与Browser频繁联系，它大部分的通信都是与Render进程发生的。如果Plugin与Render之间的通信，还需要走Browser中转一下，这就显得有些脱裤子放屁了，虽然Browser是大头，但不是冤大头，它不会干这种吃力不讨好的事情。他只是做了一回Render与Plugin间的媒婆而已。当Plugin与Browser建立好了IPC通路后，它会让Render建立一个新IPC通路，用以与Plugin通信，IPC的有名管道名，经由Browser通知给Plugin。完成名字协商后，Render与Plugin的通信关系就建立好了，它们之间就可以直接进行通信了。。。

整个通信模式，可以看这里。这是一个很标准的代理模式的应用，稍有了解的都可以跳过我后面会做的一段罗嗦的描述，一看官方文档中的图便能知晓。在Render进程端，WebPluginImpl是WebPlugin的一个子类，WebPlugin是供Webkit进行调用的一个接口，利用依赖倒置，实现了扩展。在Plugin进程端，实现了一个WebPluginDelegateImpl类，该类会调用PluginInstance的相关接口实现真实的插件功能。这样的话，只需要WebPluginImpl调用WebPluginDelegateImpl中的相应方法，就可以实现功能。但问题是WebPluginImpl与WebPluginDelegateImpl天各一方各处于一个进程，很显然，这里需要一个代理模式。这里沿用了COM的架构，Delegate + Stub + Proxy。WebPluginImpl调用代理WebPluginDelegateProxy，该代理会将调用转换成消息，通过IPC发送给Plugin进程，在Plugin端，通过WebPluginDelegateStub监听消息，并转换成对真实WebPluginDelegateImpl的调用，从而完成了跨进程的一个调用，反之亦然。。。

3. Chrome的可扩展性

总所周知，firefox通过三种方式进行自定义，插件、扩展和皮肤。其中，插件是使得浏览器能用，不会出现一大块一大块的无法显示的区域；扩展是使得浏览器好用，可以简单方便的进行功能的定制和个性化配置；皮肤是帮助浏览器变得好看，毕竟罗卜白菜，给有所爱。。。

与之对比，来看Chrome。Chrome有了插件，有了皮肤，但是没有扩展。这就意味着，你很难为Chrome定制一些特色的功能。目前，所有对Chrome的功能扩展，都是通过书签抑或是修改内核来实现的。前者能力太弱，后者开发起来太麻烦，容易出错不提，还必须要与时俱进，跟上版本的变化，并且还不能自由的选择或关闭。因此，这都不是长远之计，Chrome提供一套类似于firefox的扩展机制，也许才是正道。据传说，Chrome团队正在琢磨这件事，不知道最终会出来个怎么样的结果，是尽力接近firefox降低移植成本，还是另立门户特立独行，我想可以拭目以待一把。。。

在多进程模式下，Chrome的插件还有一个问题，前面提到过，就是关于UI控件的。由于NPAPI的标准，是允许插件创建HWND窗口的，这就使得当Plugin繁忙，且Browser进程发起HWND的同步的时候，主进程被挂起，这个浏览器停滞。在Render进程中，解决这个问题的思路是控制权限，不然Render创建HWND，到了Plugin中，这招不能使用，只能够使用另一招，就是监管。不停的检查Plugin是否太繁忙，无法响应，一旦发现，立即杀死该Plugin及其所处的页面。这就好比你想解决奶中有三氯氰胺的问题，要么控制奶源，不从奶站购买全部用自家的，要么加强监管，提高检查力度防止隐患。两种策略的优缺点一眼便知，依照不同环境采取不同策略即可。。。

总体说来，Chrome的可扩展性着实一般，不过Chrome还处于Beta中，我们可以继续期待。。。