好技能 | Chromium 是如何解决队头阻塞问题的

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笔者在微信支付境外收单中心建设过程中实现的资金账户系统为例，探讨了在资金账户系统设计和实现中会遇到的问题以及相应的解决方案。可以肯定的是，在资金账户系统建设过程中不会一帆风顺，还会遇到其他各种各样的问题，尤其是一些由于高并发场景引发的问题。

为了解决由于单消息队列而造成的队头阻塞问题，Chromium 团队从 2013 年到现在，花了大量的精力在持续重构底层消息机制。

1、第一次迭代：引入一个高优先级队列

首先在最理想的情况下，我们希望能够快速跟踪高优先级任务，比如在交互阶段，下面几种任务都应该视为高优先级的任务：

• 通过鼠标触发的点击任务、滚动页面任务；
• 通过手势触发的页面缩放任务；
• 通过 CSS、JavaScript 等操作触发的动画特效等任务。

这些任务被触发后，用户想立即得到页面的反馈，所以我们需要让这些任务能够优先与其他的任务执行。要实现这种效果，我们可以增加一个高优级的消息队列，将高优先级的任务都添加到这个队列里面，然后优先执行该消息队列中的任务。最终效果如下图所示：

我们使用了一个优先级高的消息队列和一个优先级低消息队列，渲染进程会将它认为是紧急的任务添加到高优先级队列中，不紧急的任务就添加到低优先级的队列中。然后我们再在渲染进程中引入一个任务调度器，负责从多个消息队列中选出合适的任务，通常实现的逻辑，先按照顺序从高优先级队列中取出任务，如果高优先级的队列为空，那么再按照顺序从低优级队列中取出任务。

将任务划分为多个不同的优先级，来实现更加细粒度的任务调度，比如可以划分为高优先级，普通优先级和低优先级，最终效果如下图所示：

我们实现了三个不同优先级的消息队列，然后可以使用任务调度器来统一调度这三个不同消息队列中的任务。

现在我们引入了多个消息队列，结合任务调度器我们就可以灵活地调度任务了，这样我们就可以让高优先级的任务提前执行，采用这种方式似乎解决了消息队列的队头阻塞问题。

2、 第二次迭代：根据消息类型来实现消息队列

要解决上述问题，我们可以为不同类型的任务创建不同优先级的消息队列，比如：

• 可以创建输入事件的消息队列，用来存放输入事件。
• 可以创建合成任务的消息队列，用来存放合成事件。
• 可以创建默认消息队列，用来保存如资源加载的事件和定时器回调等事件。
• 还可以创建一个空闲消息队列，用来存放 V8 的垃圾自动垃圾回收这一类实时性不高的事件。

通过迭代，这种策略已经相当实用了，但是它依然存在着问题，那就是这几种消息队列的优先级都是固定的，任务调度器会按照这种固定好的静态的优先级来分别调度任务。

3、第三次迭代：动态调度策略

根据实际场景来继续平衡这个跷跷板，也就是说在不同的场景下，根据实际情况，动态调整消息队列的优先级。一图胜过千言，我们先看下图：

这张图展示了 Chromium 在不同的场景下，是如何调整消息队列优先级的。通过这种动态调度策略，就可以满足不同场景的核心诉求了，同时这也是 Chromium 当前所采用的任务调度策略。

上图列出了三个不同的场景，分别是加载过程，合成过程以及正常状态。当渲染进程接收到用户交互的任务后，接下来大概率是要进行绘制合成操作，因此我们可以设置，当在执行用户交互的任务时，将合成任务的优先级调整到最高。

接下来，处理完成 DOM，计算好布局和绘制，就需要将信息提交给合成线程来合成最终图片了，然后合成线程进入工作状态。现在的场景是合成线程在工作了，那么我们就可以把下个合成任务的优先级调整为最低，并将页面解析、定时器等任务优先级提升。

4、第四次迭代：任务饿死

不过依然存在一个问题，那就是在某个状态下，一直有新的高优先级的任务加入到队列中，这样就会导致其他低优先级的任务得不到执行，这称为任务饿死。Chromium 为了解决任务饿死的问题，给每个队列设置了执行权重，也就是如果连续执行了一定个数的高优先级的任务，那么中间会执行一次低优先级的任务，这样就缓解了任务饿死的情况。