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 >= 0)
    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 > 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。