Javascript 的运行及浏览器多线程

Javascript 的运行及浏览器多线程

2006.12     lu_yi_ming(_at_)sina.com



_ 本文目的

  网页HTML结构以及 Javascript 程序越来越复杂了，有必要整理一下思路。

  本文只是想整理一下思路，很多细节不一定准确。


_ 问题详述

  现在一个网页中包含了多个 Iframe(Frame)，每个 Iframe 都有 window (本文中 window 特指 DOM 中的 window，MS Windows 中的窗口与 X Window 中的窗口用 WINDOW 来表示)，每个 window 都可以有 setInterval，以及 setTimeout，另外 window.document 里面还有很多的 element，每个 element 都可以有 event，而且这些 event 可以一直 bubble 到 body。

  问题 1. 在一个 window 内部，event 与 window.setInterval / window.setTimeout 是否并行?
  问题 2. window 之间的 Javascript 是否并行?
  问题 3. 属于同一个进程的 WINDOW 之间的 Javascript 是否并行?
  问题 4. 如果有并行存在，是一种怎么样的并行? 是浏览器为每一个 window 或 WINDOW 模拟了多线程，还是利用操作系统本身的多线程?
  问题 5. 如果有并行存在，如何解决 Javascript 运行中的互斥、信号?


_ 初步认识

  经过一些简单研究（因为懒，没去读 Firefox 源代码），有以下初步认识。

  对于 IE，用 SPY++ 分析，发现增加页面中的 Iframe 并不能导致线程的增加，也不能导致子 WINDOW 的增加。所以，IE 中的 Iframe 及 window 是 Shell.Explorer (shdocvw.dll 中的 COM 组件) 内部实现的，可能在一个单独的线程中，很可能就在 WINDOW 所属的线程中。进一步，WINDOW 中所有 Iframe 的 window 的内部的 Javascript 都是不并行的。再进一步，结合网络传输，如果一个 Iframe.src 赋值后，Javascript 所在的线程应该会通知另一个线程（本文中简称通讯线程）去向服务器发 HTTP 请求。通讯线程从服务器端接收了一个完整的 HTTP 包后，将把这个数据包交给负责显示的线程（中间环节可能有一个线程负责解析 html），显示线程（或解析线程）边显示边运行页面中的 Javascript，例如 document.write()。并不停的绘制屏幕。而在这个 HTTP 数据包处理过程中，并不会处理其他 Iframe 的 window 的 setInterval 之类的事件。处理完一件事情后，才会在内部的 timer / timeout 队列中选择一个到期的开始运行（调用）。

  所以，如果有一个 Iframe 的 window 的 Javascript 陷入死循环，则此线程内的所有的 Iframe 都将停止响应，并且从服务器端接收来的新数据也将被搁置。

  IE 中的多线程。在 IE 上按 Ctrl-N，或者运行 window.open() ，将会打开一个新的 WINDOW，从 SPY++ 中看，会相应的增加一个新线程，管理这个新的 WINDOW。但是没有增加更多的新线程，说明一个进程内所有的 WINDOW 都共用了通讯线程。也就是通讯进程管理了所有的 TCP Connection。 用 window.open() 返回的对象指针可以访问这个新 WINDWO，并且可以访问其下的 Iframe 的 window 中的各种数据，甚至也可以调用其中的函数，只是需要注意堆栈的不同。经过测试，如果两个线程的 Javascript 同时访问同一个数据，比如同时有 window.setInterval 指定的函数去访问一个 window 中的一个 element 的变量，或者修改属性，则其中的一个函数会返回 Javascript Exception：拒绝访问，说明浏览器在内部实现中注意了互斥。

  基于以上认识，对于 IE ，在一个 WINDOW 的所有 Iframe 的 window 内部应该不存在多线程，也不存在 Javascript 并行。当然也不会有 sleep 之类的函数了。把一个 Javascript 函数阻塞了（如特定的 ActiveX ）可能导致整个 WINDOW 暂停相应。

  关于 IE 还有一个发现，window.setInterval 不是用 WM_TIMER 实现的。

  关于 Firefox，在 Windows 上，用 SPY++ 分析，页面中的每一个 Iframe 都是用一个 WINDOW 实现的。但是所有的 WINDOW，包括其他 Tab 打开的 WINDOW，都属于一个线程。但是跨 Tab ，跨浏览器窗口访问同时访问一个数据，也会引发 Javascript Exception：拒绝访问，说明 Firefox 的 Javascript 很可能是在一个 Tab 范围内，是不并行的。有可能是 Firefox 给每个 Tab 单独开了一个线程来运行 Javascript。反正最终行为要与 IE 保持差不多，估计也就这样了。

  在 Linux（FC6）上启动 Firefox，用 gdb attach 进去，发现在新打开网页时会增加不少线程，但网页显示稳定后过一段时间，线程数会减少。这也可能是因为运行 Javascript 的线程任务做完了。


_ 初步结论

  1. 在 IE 的一个 WINDOW 内，Firefox 的一个 Tab 内， Javascript 是单线程运行的。
  2. 如果要在页面上的各 Iframe 之间实现 Javascript 同步，则应该采用 window.setInterval 来实现，而不是把一个 Javascript 挂起。
  3. 在 IE 上跨 WINDOW，或在 Firefox 上跨 Tab 访问数据，则要注意用 try catch 解决线程互斥导致的 Exception。