chromium源码阅读--Browser进程初始化

最近在研读chromium源码，经过一段懵懂期，查阅了官网和网上的技术文章，是时候自己总结一下了，首先从Browser进程启动以及IPC message loop开始吧，这是每个主线程必须有的一个IPC消息轮训主体，类似之前的quagga里thread。

首先来看看chromium的多进程模型：

图1  多进程模型

图1描述了chromium里 browser进程，（隐含了zygote进程），render进程以及 WebKit的关系，Webkit是网页渲染引擎，这里我就不发散开了。

浏览器进程有 browser进程，render进程，还有GPU进程，plugin进程等等，首先启动肯定是browser进程。

那么我们先从browser进程开始， 以下是Browser进程主函数， 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 >= )
     return exit_code;

   exit_code = main_runner->Run();

   main_runner->Shutdown();

   return exit_code;
 

当然，启动browser进程可以有多种方式，比如，shell模式的browser就是以ContentMain来启动的。这个函数很简单，创建了一个BrowserMainRunner对象，并且Run()起来就完成了所有的工作。

那么，事情肯定没这么简单，BrowserMainRunner就是browser进程执行主体实现，包揽了所有的事情，那么接着来看 在 chromium//src/content/browser/browser_main_runner.cc 239行。

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

原来BrowserMainRunner只是定义了接口，是由它的子类BrowserMainRunnerImpl来实现，通过Impl模式来隐藏细节，那么看main_runner的initialize和Run函数是如何实现的

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 > )
      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_ 成员接管了所有的工作，那么它的声明是什么：

  std::unique_ptr<BrowserMainLoop> main_loop_;

在 chromium//src/content/browser/browser_main_loop.h 里给出了 BrowserMainLoop的声明，BrowserMainLoop的初始化顺序如下：

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

这个流程已经在前面的BrowserMainRunnerImpl的实例对象的initialize已经完成，包含了大量信息，这里我就主要看主线程的IPC消息循环的部分，如下声明了IPC消息轮询对象：

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

在chromium//src/content/browser/browser_main_loop.cc 710行，MainMessageLoopStart函数负责初始化成员变量main_message_loop_，如果当前进程没有就指向一个base::MessageLoopForUI指针.

 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();
 }

到了这里我们可以看到，base::MessageLoopForUI，顾名思义，是UI类型的IPC消息轮询，嗯，没错，Browser进程负责UI方面的IPC消息接收和转发（routing）。

接下来，就将这个消息轮询对象加入到主线程当中：

 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，我们返回之前main_runner_的Run（）是执行RunMainMessageLoopParts（）函数：

 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);
 }

这里我们需要分析一下 BrowserMainParts 这个类以及它的子类，因为它开始涉及到平台相关的内容了。

BrowserMainParts的子类有ChromeBrowserMainParts， ChromeBrowserMainPartsAndroid，ChromeBrowserMainPartsPosix 等等，涉及chrome相关的，都没有重载MainMessageLoopRun，当然也有重载这个函数，比如ShellBrowserMainParts类。

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是一个可以处理嵌套IPC消息的辅助类，它里面声明了一个 RunLoop::Delegate类，来协助完成对IPC消息轮询嵌套层级的执行。

这里简单解释一下消息嵌套，即当前处理的IPC消息过程中有收到了新的IPC消息。RunLoop以一种类似入栈出栈的思路来实现消息嵌套。

我们接着看RunLoop的声明：

   enum class Type {
     kDefault,
     kNestableTasksAllowed,
   };

   RunLoop(Type type = Type::kDefault);

构造函数：

 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);
 }

默认的话是不支持嵌套的，通过ThreadTaskRunnerHandle::Get()获取当前线程的IPC消息sender，并且偷偷的将从当前线程变量里的tls_delegate来初始化 RunLoop::Delegate delegate_ 成员变量，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_;
 }

函数RegisterDelegateForCurrentThread负责对tls_delegate进行赋值。而这个函数是在MessageLoop的BindToCurrentThread函数里调用的。

 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);
 }

到这里，又悄悄的把MessageLoop和RunLoop联系到了一起，RunLoop的delegate_指向一个MessageLoop指针，那么我们接下来可以看一下MessageLoop的声明了。

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

 }

好了，可以看到RunLoop的Run函数实际上是调用的MessageLoop的Run函数，来到了消息循环的主体，到此由于篇幅过长，那么下面单独写一章来看消息处理的具体流程。