chromium源碼閱讀--Browser進程初始化

最近在研讀chromium源碼，經過一段懵懂期，查閱了官網和網上的技術文章，是時候自己總結一下了，首先從Browser進程啟動以及IPC message loop開始吧，這是每個主線程必須有的一個IPC消息輪訓主體，類似之前的quagga里thread。

首先來看看chromium的多進程模型：

                                                                          圖1  多進程模型

圖1描述了chromium里 browser進程，（隱含了zygote進程），render進程以及 WebKit的關系，Webkit是網頁渲染引擎，這里我就不發散開了。

瀏覽器進程有 browser進程，render進程，還有GPU進程，plugin進程等等，首先啟動肯定是browser進程。

那么我們先從browser進程開始， 以下是Browser進程主函數， 在chromium//src/content/browser/browser_main.cc 33行：

// Main routine for running as the Browser process.
int BrowserMain(const MainFunctionParams& parameters) {
  ScopedBrowserMainEvent scoped_browser_main_event;

  base::trace_event::TraceLog::GetInstance()->SetProcessName("Browser");
  base::trace_event::TraceLog::GetInstance()->SetProcessSortIndex(
      kTraceEventBrowserProcessSortIndex);

  std::unique_ptr<BrowserMainRunner> main_runner(BrowserMainRunner::Create());

  int exit_code = main_runner->Initialize(parameters);
  if (exit_code >= 0)
    return exit_code;

  exit_code = main_runner->Run();

  main_runner->Shutdown();

  return exit_code;

當然，啟動browser進程可以有多種方式，比如，shell模式的browser就是以ContentMain來啟動的。這個函數很簡單，創建了一個BrowserMainRunner對象，並且Run()起來就完成了所有的工作。

那么，事情肯定沒這么簡單，BrowserMainRunner就是browser進程執行主體實現，包攬了所有的事情，那么接着來看 在 chromium//src/content/browser/browser_main_runner.cc 239行。

// static
BrowserMainRunner* BrowserMainRunner::Create() {
  return new BrowserMainRunnerImpl();
}

原來BrowserMainRunner只是定義了接口，是由它的子類BrowserMainRunnerImpl來實現，通過Impl模式來隱藏細節，那么看main_runner的initialize和Run函數是如何實現的

在chromium//src/content/browser/browser_main_runner.cc 51行

 

class BrowserMainRunnerImpl : public BrowserMainRunner {

  int Initialize(const MainFunctionParams& parameters) override {
      ......
      const base::TimeTicks start_time_step1 = base::TimeTicks::Now();

      SkGraphics::Init();

      base::StatisticsRecorder::Initialize();

      notification_service_.reset(new NotificationServiceImpl);
      main_loop_.reset(new BrowserMainLoop(parameters));

      main_loop_->Init();

      main_loop_->EarlyInitialization();
      ......

      main_loop_->PreMainMessageLoopStart();
      main_loop_->MainMessageLoopStart();
      main_loop_->PostMainMessageLoopStart();
      ui::InitializeInputMethod();

    const base::TimeTicks start_time_step2 = base::TimeTicks::Now();
    main_loop_->CreateStartupTasks();
    int result_code = main_loop_->GetResultCode();
    if (result_code > 0)
      return result_code;
      .....
  }

  int Run() override {
    DCHECK(initialization_started_);
    DCHECK(!is_shutdown_);
    main_loop_->RunMainMessageLoopParts();
    return main_loop_->GetResultCode();
  }
}

 可以看到 main_loop_ 成員接管了所有的工作，那么它的聲明是什么：

 std::unique_ptr<BrowserMainLoop> main_loop_;

在 chromium//src/content/browser/browser_main_loop.h 里給出了 BrowserMainLoop的聲明，BrowserMainLoop的初始化順序如下：

// Quick reference for initialization order:
  // Constructor
  // Init()
  // EarlyInitialization()
  // InitializeToolkit()
  // PreMainMessageLoopStart()
  // MainMessageLoopStart()
  //   InitializeMainThread()
  // PostMainMessageLoopStart()
  // CreateStartupTasks()
  //   PreCreateThreads()
  //   CreateThreads()
  //   BrowserThreadsStarted()
  //     InitializeMojo()
  //     InitStartupTracingForDuration()
  //   PreMainMessageLoopRun()

這個流程已經在前面的BrowserMainRunnerImpl的實例對象的initialize已經完成，包含了大量信息，這里我就主要看主線程的IPC消息循環的部分，如下聲明了IPC消息輪詢對象：

// Members initialized in |MainMessageLoopStart()| 
  std::unique_ptr<base::MessageLoop> main_message_loop_;

在chromium//src/content/browser/browser_main_loop.cc 710行，MainMessageLoopStart函數負責初始化成員變量main_message_loop_，如果當前進程沒有就指向一個base::MessageLoopForUI指針.

void BrowserMainLoop::MainMessageLoopStart() {
  // DO NOT add more code here. Use PreMainMessageLoopStart() above or
  // PostMainMessageLoopStart() below.

  TRACE_EVENT0("startup", "BrowserMainLoop::MainMessageLoopStart");

  // Create a MessageLoop if one does not already exist for the current thread.
  if (!base::MessageLoop::current())
    main_message_loop_.reset(new base::MessageLoopForUI);

  InitializeMainThread();
}

到了這里我們可以看到，base::MessageLoopForUI，顧名思義，是UI類型的IPC消息輪詢，嗯，沒錯，Browser進程負責UI方面的IPC消息接收和轉發（routing）。

接下來，就將這個消息輪詢對象加入到主線程當中：

void BrowserMainLoop::InitializeMainThread() {
  TRACE_EVENT0("startup", "BrowserMainLoop::InitializeMainThread");
  base::PlatformThread::SetName("CrBrowserMain");

  // Register the main thread by instantiating it, but don't call any methods.
  main_thread_.reset(
      new BrowserThreadImpl(BrowserThread::UI, base::MessageLoop::current()));
}

初始化完成之后，我們返回之前main_runner_的Run（）是執行RunMainMessageLoopParts（）函數：

void BrowserMainLoop::RunMainMessageLoopParts() {
  // Don't use the TRACE_EVENT0 macro because the tracing infrastructure doesn't
  // expect synchronous events around the main loop of a thread.
  TRACE_EVENT_ASYNC_BEGIN0("toplevel", "BrowserMain:MESSAGE_LOOP", this);

  bool ran_main_loop = false;
  if (parts_)
    ran_main_loop = parts_->MainMessageLoopRun(&result_code_);

  if (!ran_main_loop)
    MainMessageLoopRun();

  TRACE_EVENT_ASYNC_END0("toplevel", "BrowserMain:MESSAGE_LOOP", this);
}

這里我們需要分析一下 BrowserMainParts 這個類以及它的子類，因為它開始涉及到平台相關的內容了。

BrowserMainParts的子類有ChromeBrowserMainParts， ChromeBrowserMainPartsAndroid，ChromeBrowserMainPartsPosix 等等，涉及chrome相關的，都沒有重載MainMessageLoopRun，當然也有重載這個函數，比如ShellBrowserMainParts類。

那么在chromium//src/content/browser/browser_main_loop.cc 1708行

void BrowserMainLoop::MainMessageLoopRun() {
#if defined(OS_ANDROID)
  // Android's main message loop is the Java message loop.
  NOTREACHED();
#else
  DCHECK(base::MessageLoopForUI::IsCurrent());
  if (parameters_.ui_task) {
    base::ThreadTaskRunnerHandle::Get()->PostTask(FROM_HERE,
                                                  *parameters_.ui_task);
  }

  base::RunLoop run_loop;
  run_loop.Run();
#endif
}

RunLoop是一個可以處理嵌套IPC消息的輔助類，它里面聲明了一個 RunLoop::Delegate類，來協助完成對IPC消息輪詢嵌套層級的執行。

這里簡單解釋一下消息嵌套，即當前處理的IPC消息過程中有收到了新的IPC消息。RunLoop以一種類似入棧出棧的思路來實現消息嵌套。

我們接着看RunLoop的聲明：

  enum class Type {
    kDefault,
    kNestableTasksAllowed,
  };

  RunLoop(Type type = Type::kDefault);

構造函數：

RunLoop::RunLoop(Type type)
    : delegate_(tls_delegate.Get().Get()),
      type_(type),
      origin_task_runner_(ThreadTaskRunnerHandle::Get()),
      weak_factory_(this) {
  DCHECK(delegate_) << "A RunLoop::Delegate must be bound to this thread prior "
                       "to using RunLoop.";
  DCHECK(origin_task_runner_);

  DCHECK(IsNestingAllowedOnCurrentThread() ||
         type_ != Type::kNestableTasksAllowed);
}

默認的話是不支持嵌套的，通過ThreadTaskRunnerHandle::Get()獲取當前線程的IPC消息sender，並且偷偷的將從當前線程變量里的tls_delegate來初始化 RunLoop::Delegate delegate_ 成員變量，那么tls_delegate是什么呢？

在 chromium//src/base/run_loop.cc 73行

// static
RunLoop::Delegate::Client* RunLoop::RegisterDelegateForCurrentThread(
    Delegate* delegate) {
  // Bind |delegate| to this thread.
  DCHECK(!delegate->bound_);
  DCHECK_CALLED_ON_VALID_THREAD(delegate->bound_thread_checker_);

  // There can only be one RunLoop::Delegate per thread.
  DCHECK(!tls_delegate.Get().Get());
  tls_delegate.Get().Set(delegate);
  delegate->bound_ = true;

  return &delegate->client_interface_;
}

函數RegisterDelegateForCurrentThread負責對tls_delegate進行賦值。而這個函數是在MessageLoop的BindToCurrentThread函數里調用的。

void MessageLoop::BindToCurrentThread() {
  DCHECK(!pump_);
  if (!pump_factory_.is_null())
    pump_ = std::move(pump_factory_).Run();
  else
    pump_ = CreateMessagePumpForType(type_);

  DCHECK(!current()) << "should only have one message loop per thread";
  GetTLSMessageLoop()->Set(this);

  incoming_task_queue_->StartScheduling();
  unbound_task_runner_->BindToCurrentThread();
  unbound_task_runner_ = nullptr;
  SetThreadTaskRunnerHandle();
  thread_id_ = PlatformThread::CurrentId();

  scoped_set_sequence_local_storage_map_for_current_thread_ = std::make_unique<
      internal::ScopedSetSequenceLocalStorageMapForCurrentThread>(
      &sequence_local_storage_map_);

  run_loop_client_ = RunLoop::RegisterDelegateForCurrentThread(this);
}

到這里，又悄悄的把MessageLoop和RunLoop聯系到了一起，RunLoop的delegate_指向一個MessageLoop指針，那么我們接下來可以看一下MessageLoop的聲明了。

class BASE_EXPORT MessageLoop : public MessagePump::Delegate,
                                public RunLoop::Delegate {
  ......

}

好了，可以看到RunLoop的Run函數實際上是調用的MessageLoop的Run函數，來到了消息循環的主體，到此由於篇幅過長，那么下面單獨寫一章來看消息處理的具體流程。