什么是并行处理？

计算机中的并行处理就是同一时刻处理多个任务。使用并行处理能大大提升性能。

在操作系统中，多线程可以并行处理任务，但需要注意的是：线程是不能单独存在的，它是由进程来启动和管理的。

核心概念：进程 vs 线程

理解浏览器架构，首先要区分两个核心概念：

• 进程 (Process)：一个进程就是一个程序的运行实例。 当你启动一个程序时，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 (Thread)：线程是依附于进程的。 一个进程中可以包含多个线程，使用多线程并行处理能显著提升运算效率。

进程和线程关系的 4 个特点：

1. 牵一发而动全身：进程中的任意一个线程执行出错，都会导致整个进程的崩溃。
2. 数据共享：线程之间共享进程中的数据。

   例如：线程 A、B、C 可以分别写入数据，然后由线程 D 读取展示。

3. 内存回收：当一个进程关闭之后，操作系统会完全回收该进程所占用的内存。
4. 进程隔离：进程之间的内容相互隔离。 这是为了保护操作系统，避免进程 A 写入数据到进程 B。正是因为严格隔离，一个进程崩溃（或挂起）不会影响其他进程。如果进程间需要通信，必须使用 IPC (进程间通信) 机制。

一、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（网络、插件、JavaScript 运行环境、渲染引擎等）都是运行在同一个进程里。

这种架构导致了三个致命问题：不稳定、不流畅、不安全。

1. 不稳定 早期浏览器依赖插件实现功能，但插件很容易崩溃。因为所有模块都在一个进程，一个插件崩溃 = 整个浏览器崩溃。同理，复杂的 JavaScript 代码如果引起渲染引擎崩溃，也会导致浏览器闪退。

2. 不流畅

   • 脚本阻塞：无限循环的脚本会霸占整个进程，导致页面无法响应。
   • 内存泄漏：早期的内核在关闭复杂页面后，内存往往不能完全回收。使用时间越长，内存占用越高，浏览器越卡。

3. 不安全 插件通常使用 C/C++ 编写，可以获取操作系统的任意资源。恶意的插件可以窃取账号密码、植入病毒，因为它们没有被限制权限。

二、多进程浏览器时代（早期）

为了解决单进程的问题，Chrome 推出了多进程架构。

从图中可以看出，Chrome 的页面运行在单独的渲染进程中，插件也运行在独立的进程中。进程之间通过 IPC 机制通信。

多进程如何解决旧时代的痛点？

• 解决不稳定：由于进程隔离，一个页面或插件崩溃，只会影响当前标签页，不会导致整个浏览器关闭。
• 解决不流畅：JavaScript 运行在各自的渲染进程中。即使某个页面的脚本死循环，也只会卡死那一个标签页，其他页面依然流畅。同时，关闭标签页时，整个进程被销毁，内存被系统完美回收，解决了内存泄漏问题。
• 解决不安全：多进程架构引入了安全沙箱 (Sandbox)。

  沙箱就像是给进程上了一把锁。沙箱内的程序可以运行，但不能在硬盘写入数据，也不能读取敏感文件。恶意程序无法突破沙箱去获取系统权限。

三、目前的 Chrome 架构

最新的 Chrome 架构变得更加精细，通常包含：1 个浏览器主进程、1 个 GPU 进程、1 个网络进程、多个渲染进程和多个插件进程。

主要进程职能：

1. 浏览器进程 (Browser Process)
   • 大管家：负责界面显示、用户交互、子进程管理、存储功能。
2. 渲染进程 (Renderer Process)
   • 核心工匠：负责将 HTML、CSS 和 JavaScript 转换为用户可见的网页。
   • Blink 排版引擎和 V8 引擎运行在此。
   • 出于安全，运行在沙箱模式下。默认每个 Tab 一个进程。
3. GPU 进程
   • 图形加速：最初用于 3D CSS，现在广泛用于网页和 UI 的绘制加速。
4. 网络进程 (Network Process)
   • 物资运输：负责页面的网络资源加载。它之前是浏览器进程内的一个模块，现在独立出来，提升了稳定性和性能。
5. 插件进程 (Plugin Process)
   • 外包隔离：负责插件的运行。因插件易崩溃，必须严格隔离。

多进程的代价：

虽然提升了体验，但也带来了新问题：

• 资源占用高：每个进程都有独立的副本（如 V8 引擎环境），消耗更多内存。
• 架构复杂：模块间耦合度高，扩展性变差，难以适应新需求。

四、未来：面向服务的架构 (SOA)

为了解决架构臃肿问题，2016 年起，Chrome 团队开始向 “面向服务的架构” (Services Oriented Architecture) 转型。

核心思想是将原来的各种模块重构为独立的服务 (Service)。

• 每个服务可以在独立的进程中运行。
• 访问服务必须通过定义好的接口（IPC）。
• 目标：构建一个更内聚、松耦合、易于维护的系统。

Chrome 最终要把 UI、数据库、文件、设备、网络等模块重构为类似操作系统底层的“基础服务”。

总结

1. 单进程时代：不稳定、卡顿、不安全，但架构简单。
2. 多进程时代：Chrome 创造性地引入多进程，利用进程隔离和沙箱解决了旧时代的难题，但也导致了内存占用高和架构复杂。
3. SOA 时代：为了适应移动设备、VR 等新场景，Chrome 正将架构重构为面向服务的形式，以实现更优的性能和扩展性。

Chrome 的进化速度极快，越来越多的业务（如视频编辑、3D 游戏）正在迁移到浏览器端。作为开发者，理解浏览器的底层架构，能帮助我们更好地把握这波技术红利。