Chrome原始碼剖析--Chrome的程序間通訊 上
1. Chrome程序通訊的基本模式
程序間通訊,叫做IPC(Inter-Process Communication),在Chrome不多的文件中,有一篇就是介紹這個的,在 這裡 。Chrome最主要有三類程序,一類是Browser主程序,我們一直尊稱它老人家為老大;還有一類是各個Render程序,前面也提過了;另外還有一類一直沒說過,是Plugin程序,每一個外掛,在Chrome中都是以程序的形式呈現,等到後面說外掛的時候再提罷了。Render程序和Plugin程序都與老大保持程序間的通訊,Render程序與Plugin程序之間也有彼此聯絡的通路,唯獨是多個Render程序或多個Plugin程序直接,沒有互相聯絡的途徑,全靠老大協調
程序與程序間通訊,需要仰仗作業系統的特性,能玩的花著實不多,在Chrome中,用到的就是有名管道(Named Pipe),只不過,它用一個IPC::Channel類,封裝了具體的實現細節。Channel可以有兩種工作模式,一種是Client,一種是Server,Server和Client分屬兩個程序,維繫一個共同的管道名,Server負責建立該管道,Client會嘗試連線該管道,然後雙發往各自管道緩衝區中讀寫資料(在Chrome中,用的是二進位制流,非同步IO...),完成通訊。。。
管道名字的協商
在Socket中,我們會事先約定好通訊的埠,如果不按照這個埠進行訪問,走錯了門,會被直接亂棍打出門去的。與之類似,有名管道期望在兩個程序間遊走,就需要拿一個兩個程序都能接受的進門暗號,這個就是有名管道的名字。在Chrome中(windows下...),有名管道的名字格式都是://./pipe/chrome.ID
如果不瞭解並期待了解有關Windows下有名管道和訊號量的知識,建議去看一些專業的書籍,比如聖經級別的《Windows核心程式設計》和《深入解析Windows作業系統》,當然也可以去檢視SDK,你需要了解的API可能包括:CreateNamedPipe, CreateFile, ConnectNamedPipe, WaitForMultipleObjects, WaitForSingleObject, SetEvent, 等等。。。
Channel中,有三個比較關鍵的角色,一個是Message::Sender,一個是Channel::Listener,最後一個是MessageLoopForIO::Watcher。Channel本身派生自Sender和Watcher,身兼兩角,而Listener是一個抽象類,具體由Channel的使用者來實現。顧名思義,Sender就是傳送訊息的介面,Listener就是處理接收到訊息的具體實現,但這個Watcher是啥?如果你覺得Watcher這東西看上去很眼熟的話,我會激動的熱淚盈眶的,沒錯,在前面(第一部分第一小節...)說訊息迴圈的時候,從那個表中可以看到,IO執行緒(記住,在Chrome中,IO指的是網路IO,*_*)的迴圈會處理註冊了的Watcher。其實Watcher很簡單,可以視為一個訊號量和一個帶有OnObjectSignaled方法物件的對,當訊息迴圈檢測到訊號量開啟,它就會呼叫相應的OnObjectSignaled方法。。。
圖5 Chrome的IPC處理流程圖
一圖解千語,如上圖所示,整個Chrome最核心的IPC流程都在圖上了,期間,刨去了一些錯誤處理等邏輯,如果想看原汁原味的,可以自查Channel類的實現。當有訊息被Send到一個傳送程序的Channel的時候,Channel會把它放在傳送訊息佇列中,如果此時還正在傳送以前的訊息(傳送端被阻塞...),則看一下阻塞是否解除(用一個等待0秒的訊號量等待函式...),然後將訊息佇列中的內容序列化並寫道管道中去。作業系統會維護非同步模式下管道的這一組訊號量,當訊息從傳送程序緩衝區寫到接收程序的緩衝區後,會啟用接收端的訊號量。當接收程序的訊息迴圈,循到了檢查Watcher這一步,並發現有訊號量激活了,就會呼叫該Watcher相應的OnObjectSignaled方法,通知接受程序的Channel,有訊息來了!Channel會嘗試從管道中收位元組,組訊息,並呼叫Listener來解析該訊息。。。
從上面的描述不難看出,Chrome的程序通訊,最核心的特點,就是利用訊息迴圈來檢查訊號量,而不是直接讓管道阻塞在某訊號量上。這樣就與其多執行緒模型緊密聯絡在了一起,用一種統一的模式來解決問題。並且,由於是訊息迴圈統一檢查,執行緒不會隨便就被阻塞了,可以更好的處理各種其他工作,從理論上講,這是通過增加CPU工作時間,來換取更好的體驗,頗有資本家的派頭。。。
溫柔的訊息迴圈
其實,Chrome的很多訊息迴圈,也不是都那麼霸道,也是會被阻塞在某些訊號量或者某種場景上的,畢竟客戶端不是它家的伺服器,CPU不能被全部歸在它家名下。。。
比如IO執行緒,當沒有訊息來到,又沒有訊號量被啟用的時候,就會被阻塞,具體實現可以去看MessagePumpForIO的WaitForWork方法。。。
不過這種阻塞是集中式的,可隨時修改策略的,比起Channel直接阻塞在訊號量上,停工的時間更短。。。
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