浏览器：进程与线程

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从本质上说，进程和线程都是 CPU 工作时间片的一个描述。

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进程与线程的概念

从本质上说，进程和线程都是 CPU 工作时间片的一个描述：

• 进程描述了 CPU 在运行指令及加载和保存上下文所需的时间，放在应用上来说就代表了一个程序。
• 线程是进程中的更小单位，描述了执行一段指令所需的时间。

进程是资源分配的最小单位，线程是CPU调度的最小单位。

一个进程就是一个程序的运行实例。详细解释就是，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。进程是运行在虚拟内存上的。

进程和线程之间的关系有以下四个特点：

1. 进程中的任意一线程执行出错，都会导致整个进程的崩溃。
2. 线程之间共享进程中的数据。
3. 当一个进程关闭之后，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。

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最新的 Chrome 浏览器包括：

• 1 个浏览器主进程
• 1 个 GPU 进程
• 1 个网络进程
• 多个渲染进程
• 多个插件进程

这些进程的功能：

• 浏览器进程：主要负责界面显示、用户交互、子进程管理，同时提供存储等功能。
• 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。
• GPU 进程：其实， GPU 的使用初衷是为了实现 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：主要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。
• 插件进程：主要是负责插件的运行，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。

所以，打开一个网页，最少需要四个进程：1 个网络进程、1 个浏览器进程、1 个 GPU 进程以及 1 个渲染进程。如果打开的页面有运行插件的话，还需要再加上 1 个插件进程。

多进程模型提升了浏览器的稳定性、流畅性和安全性，但是也带来一些问题：

• 更高的资源占用
• 更复杂的体系架构

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进程和线程的区别

• 进程可以看做独立应用，线程不能；
• 资源：进程是cpu资源分配的最小单位，线程是cpu调度的最小单位；
• 通信方面：线程间可以通过直接共享同一进程中的资源，而进程通信需要借助进程间通信；
• 调度：进程切换比线程切换的开销要大。
• 系统开销：创建或撤销进程开销远大于创建或撤销线程时的开销。

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浏览器渲染进程的线程有哪些

（1）GUI渲染线程

负责渲染浏览器页面，解析HTML、CSS，构建DOM树、构建CSSOM树、构建渲染树和绘制页面；当界面需要重绘或由于某种操作引发回流时，该线程就会执行。

注意：GUI渲染线程和JS引擎线程是互斥的，当JS引擎执行时GUI线程会被挂起，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。

（2）JS引擎线程

JS引擎线程也称为JS内核，负责处理Javascript脚本程序，解析Javascript脚本，运行代码；JS引擎线程一直等待着任务队列中任务的到来，然后加以处理，一个Tab页中无论什么时候都只有一个JS引擎线程在运行JS程序；

注意：GUI渲染线程与JS引擎线程的互斥关系，所以如果JS执行的时间过长，会造成页面的渲染不连贯，导致页面渲染加载阻塞。

（3）事件触发线程

事件触发线程属于浏览器而不是JS引擎，用来控制事件循环；当JS引擎执行代码块如setTimeOut时（也可是来自浏览器内核的其他线程,如鼠标点击、AJAX异步请求等），会将对应任务添加到事件触发线程中；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）；

（4）定时器触发进程

定时器触发进程即setInterval与setTimeout所在线程；浏览器定时计数器并不是由JS引擎计数的，因为JS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性；因此使用单独线程来计时并触发定时器，计时完毕后，添加到事件队列中，等待JS引擎空闲后执行，所以定时器中的任务在设定的时间点不一定能够准时执行，定时器只是在指定时间点将任务添加到事件队列中；

注意：W3C在HTML标准中规定，定时器的定时时间不能小于4ms，如果是小于4ms，则默认为4ms。

（5）异步http请求线程

• XMLHttpRequest连接后通过浏览器新开一个线程请求；
• 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，将回调函数放入事件队列中，等待JS引擎空闲后执行；

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进程之间的通信方式

• 管道通信：管道就是操作系统在内核中开辟的一段缓冲区，进程1可以将需要交互的数据拷贝到这段缓冲区，进程2就可以读取了。
• 消息队列通信：消息队列就是一个消息的列表。用户可以在消息队列中添加消息、读取消息等。消息队列提供了一种从一个进程向另一个进程发送一个数据块的方法。
• 信号量通信：信号量的本质就是一个计数器，用来实现进程之间的互斥与同步。
• 信号通信：操作系统通过信号来通知进程系统中发生了某种预先规定好的事件。
• 共享内存通信：共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。
• 套接字通信：用于多个进程不在一台主机之间的通信，如浏览器发起HTTP请求就是采用socket通信。

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僵尸进程和孤儿进程是什么？

孤儿进程：父进程退出了，而它的一个或多个进程还在运行，那这些子进程都会成为孤儿进程。孤儿进程将被init进程(进程号为1)所收养，并由init进程对它们完成状态收集工作。

僵尸进程：子进程比父进程先结束，而父进程又没有释放子进程占用的资源，那么子进程的进程描述符仍然保存在系统中，这种进程称之为僵死进程。

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死锁

所谓死锁，是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种僵持状态时，若无外力作用，它们都将无法再向前推进。

产生死锁的原因：

1. 竞争资源
2. 进程间推进顺序非法

预防死锁的方法：

1. 资源一次性分配
2. 只要有一个资源得不到分配，也不给这个进程分配其他的资源
3. 可剥夺资源：即当某进程获得了部分资源，但得不到其它资源，则释放已占有的资源
4. 资源有序分配法：系统给每类资源赋予一个编号，每一个进程按编号递增的顺序请求资源

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如何实现浏览器内多个标签页之间的通信?

实现多个标签页之间的通信，本质上都是通过中介者模式来实现的。因为标签页之间没有办法直接通信，因此我们可以找一个中介者，让标签页和中介者进行通信，然后让这个中介者来进行消息的转发。通信方法如下：

• 使用 websocket 协议，因为 websocket 协议可以实现服务器推送，所以服务器就可以用来当做这个中介者。标签页通过向服务器发送数据，然后由服务器向其他标签页推送转发。
• 使用 ShareWorker 的方式，shareWorker 会在页面存在的生命周期内创建一个唯一的线程，并且开启多个页面也只会使用同一个线程。这个时候共享线程就可以充当中介者的角色。标签页间通过共享一个线程，然后通过这个共享的线程来实现数据的交换。
• 使用 localStorage 的方式，我们可以在一个标签页对 localStorage 的变化事件进行监听，然后当另一个标签页修改数据的时候，我们就可以通过这个监听事件来获取到数据。这个时候 localStorage 对象就是充当的中介者的角色。
• 使用 postMessage 方法，如果我们能够获得对应标签页的引用，就可以使用postMessage 方法，进行通信。