Chromium网页Frame Tree创建过程分析

     Chromium在加载一个网页之前，需要在Browser进程创建一个Frame Tree。Browser进程为网页创建了Frame Tree之后，再请求Render进程加载其内容。Frame Tree将网页抽象为Render Frame。Render Frame是为实现Out-of-Process iframes设计的。本文接下来就分析Frame Tree的创建过程，为后面分析网页加载过程打基础。
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       关于Chromium的Out-of-Process iframes的详细介绍，可以参考官方文档：Out-of-Process iframes (OOPIFs)，或者前面Chromium网页加载过程简要介绍和学习计划一文。我们通过图1所示的例子简单介绍，如下所示：
图1 Out-of-Process iframes       在图1中，网页A在一个Tab显示，并且它通过iframe标签包含了网页B和网页C。网页C通过window.open在另外一个Tab中打开了另外一个网页C实例。新打开的网页C通过iframe标签包含了网页D，网页D又通过iframe标签包含了网页A的另外一个实例。       这时候Browser进程会分别为图1的两个Tab创建一个WebContents对象，如图2所示：
图2 RenderFrameHost/RenderFrameProxyHost        在Browser进程中，一个网页使用一个WebContents对象描述。每一个WebContents对象都又关联有一个Frame Tree。Frame Tree的每一个Node代表一个网页。其中，Frame Tree的根Node描述的是主网页，子Node描述的是通过iframe标签嵌入的子网页。例如，第一个Tab的Frame Tree包含有三个Node，分别代表网页A、B和C，第二个Tab的Frame Tree也包含有三个Node，分别代表网页C、D和A。
        网页A、B、C和D在Chromium中形成了一个Browsing Instance。关于Chromium的Browsing Instance，可以参考官方文档：Process Models，它对应于HTML5规范中的Browsing Context。        我们观察代表网页B的子Node，它关联有一个RenderFrameHost对象和三个RenderFrameProxyHost对象。其中，RenderFrameHost对象描述的是网页B本身，另外三个RenderFrameProxyHosts对象描述的是网页A、C和D。表示网页B可以通过JavaScript接口window.postMessage向网页A、C和D发送消息。        假设图1所示的网页A、B、C和D分别在不同的Render进程中渲染，如图3所示：
图3 RenderFrame/RenderFrameProxy       在负责加载和渲染网页B的Render进程中，有一个RenderFrame对象，代表图1所示的网页B。负责加载和渲染网页B的Render进程还包含有五个RenderFrameProxy对象，分别代表图1所示的两个网页A实例、两个网页C实例和一个网页D实例。在负责渲染网页A、C和D的Render进程中，也有类似的RenderFrame对象和RenderFrameProxy对象。       Browser进程的RenderFrameHost对象和Render进程的RenderFrame对象是一一对应的。同样，Browser进程的RenderFrameHostProxy对象和Render进程的RenderFrameProxy对象也是一一对应的。RenderFrame对象和RenderFrameProxy对象的存在，使得在同一个Browsing Instance或者Browsing Context中的网页可以通过Javascript接口window.postMessage相互发送消息。       例如，当网页B要向网页A发送消息时，负责加载和渲染网页B的Render进程就会在当前进程中找到与网页B对应的RenderFrame对象，以及与网页A对应的RenderFrameProxy对象，然后将要发送的消息从找到的RenderFrame对象传递给找到的RenderFrameProxy对象即可。与网页A对应RenderFrameProxy对象接收到消息之后，会进一步将该消息发送给负责加载和渲染网页A的Render进程处理，从而完成消息的发送和处理过程。       接下来，我们就结合源码分析Chromium为网页创建Frame Tree的过程，这个过程涉及到WebContents、RenderFrameHost和RenderFrame等重要对象的创建。       前面提到，Frame Tree是在Browser进程中创建的，并且与一个WebContents对象关联。从前面Chromium网页加载过程简要介绍和学习计划一文可以知道，WebContents是Chromium的Content模块提供的一个高级接口，通过这个接口可以将一个网页渲染在一个可视区域中。我们可以认为，一个WebContents对象就是用来实现一个网页的加载、解析、渲染和导航等功能的。       Frame Tree是在与其关联的WebContents对象的创建过程中创建的，因此接下来我们就从WebContents对象的创建过程开始分析Frame Tree的创建过程。以Chromium硬件加速渲染的OpenGL上下文绘图表面创建过程分析一文提到的Shell APK为例，它会为每一个要加载的网页在Native层创建一个Shell。在创建这个Shell的过程中，就会同时创建一个WebContents对象。       从前面Chromium硬件加速渲染的OpenGL上下文绘图表面创建过程分析一文可以知道，Shell APK是通过调用Native层的Shell类的静态成员函数CreateNewWindow为要加载的网页创建一个Shell的，它的实现如下所示：
[cpp] view plain copy
 
Shell* Shell::CreateNewWindow(BrowserContext* browser_context,

const GURL& url,

SiteInstance* site_instance,

int routing_id,

const gfx::Size& initial_size) {

WebContents::CreateParams create_params(browser_context, site_instance);

create_params.routing_id = routing_id;

create_params.initial_size = AdjustWindowSize(initial_size);

WebContents* web_contents = WebContents::Create(create_params);

Shell* shell = CreateShell(web_contents, create_params.initial_size);

......

return shell;

}  
       这个函数定义在文件externalromium_org/content/shell/browser/shell.cc中。
       Shell类的静态成员函数CreateNewWindow首先是调用WebContents类的静态成员函数Create创建一个WebContentsImpl对象，接着再调用Shell类的静态成员函数CreateShell根据前面创建的WebContentsImpl对象创建一个Shell对象，并且返回给调用者。       接下来，我们先分析WebContents类的静态成员函数Create的实现，接着再分析Shell类的静态成员函数CreateShell的实现。       WebContents类的静态成员函数Create的实现如下所示：
[cpp] view plain copy
 
WebContents* WebContents::Create(const WebContents::CreateParams& params) {

return WebContentsImpl::CreateWithOpener(

params, static_cast<WebContentsImpl*>(params.opener));

}  
      这个函数定义在文件externalromium_org/content/browser/web_contents/web_contents_impl.cc中。      WebContents类的静态成员函数Create调用另外一个静态成员函数CreateWithOpener创建一个WebContentsImpl对象，并且返回给调用者。      WebContents类的静态成员函数CreateWithOpener的实现如下所示：
[cpp] view plain copy
 
WebContentsImpl* WebContentsImpl::CreateWithOpener(

const WebContents::CreateParams& params,

WebContentsImpl* opener) {

......

WebContentsImpl* new_contents = new WebContentsImpl(

params.browser_context, params.opener_suppressed ? NULL : opener);

......

new_contents->Init(params);

return new_contents;

}  
       这个函数定义在文件externalromium_org/content/browser/web_contents/web_contents_impl.cc中。       WebContents类的静态成员函数CreateWithOpener首先是创建一个WebContentsImpl对象。在将这个WebContentsImpl对象返回给调用者之前，会先调用它的成员函数Init对它进行初始化。       接下来，我们先分析WebContentsImpl对象的创建过程，即WebContentsImpl类的构造函数的实现，接下来再分析WebContentsImpl对象的初始化过程，即WebContentsImpl类的成员函数Init的实现。       WebContentsImpl类的构造函数的实现如下所示：
[cpp] view plain copy
 
WebContentsImpl::WebContentsImpl(

BrowserContext* browser_context,

WebContentsImpl* opener)

: ......,

controller_(this, browser_context),

......,

frame_tree_(new NavigatorImpl(&controller_, this),

this, this, this, this),

...... {

......

}  
       这个函数定义在文件externalromium_org/content/browser/web_contents/web_contents_impl.cc中。
       WebContentsImpl类的成员变量controller_描述的是一个NavigationControllerImpl对象。后面我们可以看到，这个NavigationControllerImpl对象负责执行加载URL的操作。现在我们分析它的创建过程，如下所示：
[cpp] view plain copy
 
NavigationControllerImpl::NavigationControllerImpl(

NavigationControllerDelegate* delegate,

BrowserContext* browser_context)

: ......,

delegate_(delegate),

...... {

......

}  
       这个函数定义在文件externalromium_org/content/browser/frame_host/navigation_controller_impl.cc中。       从前面的调用过程可以知道，参数delegate指向的是一个WebContentsImpl对象。这个WebContentsImpl对象保存在NavigationControllerImpl类的成员变量delegate_中。       回到WebContentsImpl类的构造函数中，它构造了一个NavigationControllerImpl对象之后，接下来又根据该NavigationControllerImpl对象创建一个NavigatorImpl对象。这个NavigatorImpl对象也是在加载URL时使用到的，它的创建过程如下所示：
[cpp] view plain copy
 
NavigatorImpl::NavigatorImpl(

NavigationControllerImpl* navigation_controller,

NavigatorDelegate* delegate)

: controller_(navigation_controller),

delegate_(delegate) {

}  
       这个函数定义在文件externalromium_org/content/browser/frame_host/navigator_impl.cc        从前面的调用过程可以知道，参数navigation_controller和delegate指向的分别是一个NavigationControllerImpl对象和一个WebContentsImpl对象，它们分别保存在NavigatorImpl类的成员变量controller_和delegate_中。       再回到WebContentsImpl类的构造函数中，它创建了一个NavigatorImpl对象之后，又根据该NavigatorImpl对象创建一个FrameTree对象，并且保存在成员变量frame_tree_中。这个FrameTree对象描述的就是一个Frame Tree。       接下来我们继续分析FrameTree对象的创建过程，也就是FrameTree类的构造函数的实现，如下所示：
[cpp] view plain copy
 
FrameTree::FrameTree(Navigator* navigator,

RenderFrameHostDelegate* render_frame_delegate,

RenderViewHostDelegate* render_view_delegate,

RenderWidgetHostDelegate* render_widget_delegate,

RenderFrameHostManager::Delegate* manager_delegate)

: render_frame_delegate_(render_frame_delegate),

render_view_delegate_(render_view_delegate),

render_widget_delegate_(render_widget_delegate),

manager_delegate_(manager_delegate),

root_(new FrameTreeNode(this,

navigator,

render_frame_delegate,

render_view_delegate,

render_widget_delegate,

manager_delegate,

std::string())),

...... {

}  
       这个函数定义在文件externalromium_org/content/browser/frame_host/frame_tree.cc中。       从前面的调用过程可以知道，参数navigator指向的是一个NavigatorImpl对象，其余四个参数指向的是同一个WebContentsImpl对象，分别被保存在FrameTree类的成员变量render_frame_delegate_、render_view_delegate_、render_widget_delegate_和manager_delegate_中。       FrameTree类的构造函数接下来做的一件事情是创建一个FrameTreeNode对象，并且保存在成员变量root_中，作为当前正在创建的Frame Tree的根节点。这个根节点描述的就是后面要加载的网页。       FrameTreeNode对象的创建过程，即FrameTreeNode类的构造函数的实现，如下所示：
[cpp] view plain copy
 
FrameTreeNode::FrameTreeNode(FrameTree* frame_tree,

Navigator* navigator,

RenderFrameHostDelegate* render_frame_delegate,

RenderViewHostDelegate* render_view_delegate,

RenderWidgetHostDelegate* render_widget_delegate,

RenderFrameHostManager::Delegate* manager_delegate,

const std::string& name)

: frame_tree_(frame_tree),

navigator_(navigator),

render_manager_(this,

render_frame_delegate,

render_view_delegate,

render_widget_delegate,

manager_delegate),

...... {}  
       这个函数定义在文件externalromium_org/content/browser/frame_host/frame_tree_node.cc中。       从前面的调用过程可以知道，参数frame_tree和navigator指向的分别是一个FrameTree对象和一个NavigatorImpl对象，它们分别被保存在FrameTreeNode类的成员变量frame_tree_和navigator_中。       FrameTreeNode类的构造函数接下来做的一件事情是构造一个RenderFrameHostManager对象，并且保存在成员变量render_manager_中。这个RenderFrameHostManager对象负责管理与当前正在创建的FrameTreeNode对象关联的一个RenderFrameHost对象，它的构造过程如下所示：
[cpp] view plain copy
 
RenderFrameHostManager::RenderFrameHostManager(

FrameTreeNode* frame_tree_node,

RenderFrameHostDelegate* render_frame_delegate,

RenderViewHostDelegate* render_view_delegate,

RenderWidgetHostDelegate* render_widget_delegate,

Delegate* delegate)

: frame_tree_node_(frame_tree_node),

delegate_(delegate),

......,

render_frame_delegate_(render_frame_delegate),

render_view_delegate_(render_view_delegate),

render_widget_delegate_(render_widget_delegate),

...... {

......

}  
      这个函数定义在文件externalromium_org/content/browser/frame_host/render_frame_host_manager.cc中。      从前面的调用过程可以知道，参数frame_tree_node指向的是一个FrameTreeNode对象，它被保存在RenderFrameHostManager类的成员变量frame_tree_node_中，其余四个参数指向的是同一个WebContentsImpl对象，分别被保存在RenderFrameHostManager类的成员变量delegate_、render_frame_delegate_、render_view_delegate_和renderwww.yyzx66.cn/ _widget_delegate_中。       这一步执行完成之后，一个Frame Tree就创建出来了。这是一个只有根节点的Frame Tree。根节点描述的网页就是接下来要进行加载的。根节点描述的网页加载完成之后，就会进行解析。在解析的过程中，如果碰到iframe标签，那么就会创建另外一个子节点，并且添加到当前正在创建的Frame Tree中去。       返回到WebContents类的静态成员函数CreateWithOpener中，它创建了一个WebContentsImpl对象之后，接下来会调用这个WebContentsImpl对象的成员函数Init执行初始化工作，如下所示：
[cpp] view plain copy
 
void WebContentsImpl::www.ludingyule66.cn Init(const WebContents::CreateParams& params) {

......

GetRenderManager()->Init(

params.browser_context, params.site_instance, params.routing_id,

params.main_frame_routing_id);

......

if (browser_plugin_guest_) {

......

} else {

// Regular WebContentsView.

view_.reset(CreateWebContentsView(

this, delegate, &render_view_host_delegate_view_));

}

......

}  
       这个函数定义在文件externalromium_org/content/browser/web_contents/web_contents_impl.cc中。       WebContentsImpl类的成员函数Init首先是调用成员函数GetRenderManager获得一个RenderFrameHostManager对象，接下来再调用这个RenderFrameHostManager对象的成员函数Init对其进行初始化。       WebContentsImpl类的成员函数GetRenderManager的实现如下所示：
[cpp] view plain copy
 
RenderFrameHostManager* WebContentsImpl::GetRenderManager() const {

return frame_tree_.root()->render_manager();

}  
       这个函数定义在文件externalromium_org/content/browser/web_contents/web_contents_impl.cc中。
       从前面的分析可以知道，WebContentsImpl类的成员变量frame_tree_指向的是一个FrameTree对象。调用这个FrameTree对象的成员函数root获得的是一个FrameTreeNode对象。这个FrameTreeNode对象描述的是前面创建的Frame Tree的根节点。WebContentsImpl类的成员函数GetRenderManager最后调用该FrameTreeNode对象的成员函数render_manager获得一个RenderFrameHostManager对象，并且返回给调用者。       FrameTreeNode类的成员函数render_manager的实现如下所示：
[cpp] view plain copy
 
class CONTENT_EXPORT FrameTreeNode {

public:

......

RenderFrameHostManager* render_manager() {

return &render_manager_;

}

......

private:

......

RenderFrameHostManager render_manager_;

......

};  
      这个函数定义在文件externalromium_org/content/browser/frame_host/frame_tree_node.h中。      从这里可以看到，FrameTreeNode类的成员函数render_manager返回的是成员变量render_manager_描述的一个RenderFrameHostManager对象。这个RenderFrameHostManager对象是在前面分析的FrameTreeNode类的构造函数创建的。      回到WebContentsImpl类的成员函数Init中，它获得了一个RenderFrameHostManager对象之后，就调用它的成员函数Init对它进行初始化，