Chromium设计原则总结

深藏阁楼爱情的钟 2022-08-05 13:09 249阅读 0赞

文档的思路从需求决定设计开始展开Chromium主要设计特点。从来没有复杂的设计，它们都可以转换为简单的描述。期望能从学习中解开Chromium设计要点。

（文章还在完善中......）

# **需求的分类** #

Chormium将页面浏览类的应用需求分为两类(参考文中第一段说明: [Content Module][]):  
** ** **.Web Platform Features**  
     a. 多进程下解析、渲染页面的能力。  
     b. HTML/HTML5/CSS3  
  **.Application Features** (对应于Chrome,即为Chrome Features)  
    a. Extensions  
    b. Autofill  
    c. Pre-render  
    d. Safe-Browsering  
    e. Translate

# **Chromium的架构分工** #

从Chromium项目来看，负责提供Web Platform Features的Content是其核心，在其上可以建构出一个完整的浏览器应用。上层的调用者被称为Embedder, 是一个应用层，它提供了Application Features。不同的应用，针对各自不同的用户场景，会有不同的需求。除了典型的浏览器，还有其它应用内置的页面浏览功能，如帮助，预览，甚至是游戏等。它们都会有不同的应用类需求(Application Features)。  
![Center][]

下面展现了Chromium项目几个典型Embedder，前三个都是Google的产品。   
![Center 1][]

# **Chromium架构的要点** #

Chromium架构特征除了多进程外，最明显的就是解决依赖问题，不断的发展高内聚、低耦合的层次和组件，并且使用DEPS进行保障。  
以下概括Chromium架构的要点:

##   1. 层次化设计 ##

目前层次化的设计是演进出来，并非一步到位。主要包括了两个阶段:  
   i. 第一阶段, 为了最大化的兼容WebKit, 在Chormium自有的业务逻辑与WebKit之间引入一个Glue层，用来隔离WebKit与Chromium自己实现的业务，比如多进程架构。后面改WebKit为Blink，独立演进后，Glue层又改名为Blink Public API。  
          ![Center 2][]  
  ii. 第二阶段，当Chromium的业务逻辑越来越多后，为了避免引入不必要的依赖，破坏原本的设计，另外还要为第三方应用提供页面浏览的功能，Chromium将需求分为两类，并将负责Web Platform Features的功能抽离出来成为Content层。（参考Content Module）  
          ![Center 3][]  
  下面就是目前Chrome完整的层次架构:  
          ![Center 4][]

##   2. 多进程架构 ##

多进程架构是由Content层实现的，它内部就会成为两个进程交互的界面:  
          ![Center 5][]  
  RenderWidgetHost/RenderWidget就是分处两个进程(Browser & Renderer)代表，他们之间就是通过IPC连接。  
  子进程都由Browser进程创建出来，相互间以IPC&Shared memory的方式进行交互。  
     ![Center 6][]

##  3. 组件化设计 ##

组件化在四处表现最为明显:  
     a. Extension

b. Browser Components  
      它的目标是持续地对Chrome层级的代码(即Chrome Features)进行组件化，其中提取出content层就是它的一项成果。  
     c. Layered Component (组件化中的模块化)  
     算是Browser Components中的一种特别类型。这是迫于iOS限制使用第三方的浏览器内核，Chromium为了让Chrome Features使用的各种组件可以兼容iOS, 避免那部分功能的重复开发，从而引入了Layered Component的模式。其基本的思路就是将Component分为不依赖于Content层的Core (content free), 和负责与Content或者iOS下UIWebView交互的Driver。详情请参考: Layered Components Design Document。  
![Center 7][]  
      d. Blink Componentization   
         为了优化其内部的依赖关系，不断提炼功能.... 详见: [Core/Module Componentization][Core_Module Componentization].  
 但还不止于此，下步配合Blink完全合并到Chromium，其依赖关系还会再进一步变化。详见[Blink componentization after Chromium-Blink repository merge][]。

##    4. Blink向着微内核发展 ##

以下为Chromium的描述:  
 *If core has too many code and too complex dependencies, it is very difficult to understand and update (including maintaining existing features, fixing bugs, adding new features and so on) core.*

Blink的目标不断向着微内核的方向不断内聚，观察到的两个比较大的变化是:   
     . 借助Blink Platform API，抽离H5特性的实现。  
     . 借助Slimming Paint，将渲染中的合成事务进一步集中到Content的Chromium Compositor (cc)上处理。  
  这样Blink负责的都是核心的逻辑控制，排版，输出一些中间结果，再与其它模块协作做进一步的处理。

# **Chromium Android WebView架构的要点** #

## **层次上的差异** ##

基于Content层的核心功能，提供一个替代Android之前使用的WebKit WebView，就是所谓的Chromium Android WebView, 简称CAW。  
如下图所示, AOSP WebView是属于Android代码中的一部分，而Chromium Android WebView则属于Chromium项目。  
![Center 8][]  
从下至下:  
android.webkit.WebView 仍然是基于WebView定义的实现。  
WebView Glue是将WebView的实现桥接到Chromium Android WebView之上。这些都是Java的实现。  
Chromium Android WebView提供了对Content的封装，兼有了一些Embedder的行为。  
Android WebView还集成了部分Browser Components, 比如AutoFill, 甚至是PDF Exporter.

## **进程及渲染架构上的差异** ##

Chromium Android WebView目标是向外提供一个WebView的能力，符合Android View的标准实现。这些也限制了它只能使用单进程架构，并且对渲染架构上做了变化。  
![Center 9][]

GPU进程变为InProcGpuThread, 而Renderer进程则变为InProcRendererThread. (InProc -> In Process,　表示单进程．)

可见GPU上的变更最为明显，Chromium专为单进程架构做了两个核心的变更:

### **Compositor** ###

![Center 10][]

\*另外Compositor Main Thread与Impl Thread的交互中引入了SingleThreadProxy，也是为配合这个变更.

### GPU ###

![Center 11][]

# **设计上的决策要点** #

目的是降低开发成本、提高生产力，包括:  
  a. 开发者对设计和代码的理解要清晰。  
  b. 降低变更的代价, 更好地支持功能演进及多团队合作。  
  c. 降低犯错的可能性。  
  d. 加快编译。

# **设计上的要点** #

## 1. 高内聚，低耦合。简化依赖，同时避免错误的依赖 ##

Blink Componentization是典型的代表. 首先不要出现环形依赖(cyclic dependencies)，然后再简化依赖关系。  
  Chromium特别为此引入了DEPS, 帮助团队进行管理。

## 2. 避免接口的膨胀 ##

Bloating! Chromium反复强调保持精简的接口，不要轻易的去增加接口, 多使用Chromium提供的扩展机制。详情见:  
[如何扩展Chromium的各层接口][Chromium]。

## 3. 传递必要的数据 ##

参照Law of Demeter，也是有利于简化依赖关系，降低耦合。所谓LoD, 就是只和必要的类做必要的交互，这样可以减少相互依赖的类，以及它们对外提供的接口。

## 4. 不要让一个类做太多事(SRP) ##

也不要让一个接口函数做太多事情。

## 5. 明确功能，避免曲解 ##

一个类、一个模块、一个层次的功能职责都必须是要明确的，避免二义性。这是一个设计问题，也是一个管理问题。

## 6. 中间层  何时需要Wrapper ##

***  “任何一个计算机问题都可以引入一个中间层来解决。”***  
中间层应用很广，Bridge, Wrapper, Adaptter, Glue, Proxy, COM+都在此列。但增加一层的成本也是有的，并不是所有的场景都要增加一层来解决。比如Chromium在Layered Compontents的设计选用的适配方式是增加交互的Driver, 而没有让Content API去实现一个Wrapper进行兼容处理，可能性是有的，但现在不会做。(详见:[http://www.chromium.org/developers/design-documents/layered-components-design][http_www.chromium.org_developers_design-documents_layered-components-design]  FAQ:Will there be a wrapper API around the content API and the iOS API?)

这里有一个增加层的决策问题。层的架构设计分离不同的业务实现，降低相互间的依赖，也有利于团队对架构的理解，从而避免一些错误实现。但层的缺点是加长了执行路径，甚至可能出现不必要的数据转换。比如OSI为网络架构定义了7层协议，而真正广泛应用却是4层结构。  
或许引入中间层可以解决任何问题，但代价有时是很高的。详细参考[关于层的反模式讨论][Link 1]。

## 7. 面向接口 ##

Content API就是最好的例子。为了封装内部的变化，将上层开发者的负担降低，增加接口层进行隔离。这也是中间层的一种应用。

## 8. 策略与能力的分离 ##

对于Content而言，blink提供的是能力, 完成核心的业务逻辑，是一个真正的引擎。而Content则负责为其提供上下文环境(提供Blink需要的依赖的扩展能力)，并进行业务决策，即做什么。而Content又是Embedder的核心，对外提供HTML页面呈现和GPU渲染的能力，Embedder则负责基于这种能力构建本身的应用。  
 如同下图这样一层层包裹，里面的模块向上提供能力，上面的模块驱动内部的模块做事。  
      ![Center 12][]

## 9. 平衡维护成本 ##

推荐简洁有效的方案。

# 持续重构 #

Chromium无论在Blink Componentization, Layered component cookbook, 或者Warden Project，都在体现持续重构的思想。  
这是一个开发问题，也是一个管理问题。

当新功能依赖于一个功能时，或者一个功能在累积Bug时，都是重构的好时机。比如Chromium了解到Blink-Chromium合并代码仓库的规划后，已经开始规划重构Content-Blink的接口层设计．详见[Blink componentization after Chromium-Blink repository merge][]．  
  
转载请注明出处: [http://blog.csdn.net/horkychen][http_blog.csdn.net_horkychen]

# 参考 #

[ Blink componentization after the Chromium-Blink repository merge][Blink componentization after Chromium-Blink repository merge]  
  [Browser Components Design Document][]  
  [Layered Components Cookbook][]

[Content Module]: https://www.chromium.org/developers/content-module
[Center]: /images/20220805/a2d56222766041d899379d0d7a56a14e.png
[Center 1]: /images/20220805/71a19015df8c47e09f5253cdaa784fa4.png
[Center 2]: /images/20220805/cb162911d0054ac88d9ca23c3bee2441.png
[Center 3]: /images/20220805/51a9f4c81dfd4764b928694b287802a6.png
[Center 4]: /images/20220805/2735436fefa34140bf502e155fcf3e8c.png
[Center 5]: /images/20220805/ce5c5e1c22a94dab9f00c31d0a48cf19.png
[Center 6]: /images/20220805/1cdc4b278e3e49cdba558671a45be134.png
[Center 7]: /images/20220805/8e74e6a17d0f49fc925b12c3bedb63dc.png
[Core_Module Componentization]: https://docs.google.com/document/d/1lr4q2DOS2F5Jl-_xEoyDPd4VcWNF3F2KnlfFIfdWRGA
[Blink componentization after Chromium-Blink repository merge]: https://docs.google.com/document/d/1vtpoNdywErT2wtbE6a64scePBnZycuRhkbuuaIpiu2I
[Center 8]: /images/20220805/66e290f71b6b4b828f81af3c4054feb2.png
[Center 9]: /images/20220805/b30fe73fc6ee4b5f942ded653e196e06.png
[Center 10]: /images/20220805/c69de2ddd6b84db4890b8e97935d8e4f.png
[Center 11]: /images/20220805/0172a8f8e9644c11980535fa697bee49.png
[Chromium]: http://blog.csdn.net/horkychen/article/details/42090281
[http_www.chromium.org_developers_design-documents_layered-components-design]: http://www.chromium.org/developers/design-documents/layered-components-design
[Link 1]: http://devmethodologies.blogspot.com/2012/10/the-layer-anti-pattern.html
[Center 12]: /images/20220805/7355aaecc8ab401dbe4784e18828a64e.png
[http_blog.csdn.net_horkychen]: http://blog.csdn.net/horkychen
[Browser Components Design Document]: https://www.chromium.org/developers/design-documents/browser-components
[Layered Components Cookbook]: http://www.chromium.org/developers/design-documents/browser-components/cookbook