Nov 13, 2014

Firefoxアドオンのe10s（マルチプロセス）対応の方針について得られた知見

Firefoxのマルチプロセス設計への移行がいよいよ目前に迫っている。

Firefoxにおけるマルチプロセス化のための仕組みそのものはElectrolysis、略してe10sと呼ばれており、Firefox 4の頃から既に入っていて、Firefox Hacks Rebootedでも詳しく解説してたんだけど、ブラウザのUIを動かすプロセスとコンテンツ領域のプロセスを分けるというのはFirefoxではかなりの大ごとだった。一時は「こんなん無理！」っつって計画が凍結されてたほどだったと記憶してる。

e10s移行が困難だった理由は、多分、Firefoxというアプリケーションそのものの設計にあったのだと思う。FirefoxというWebブラウザは、「GeckoというHTML・XMLレンダリングエンジンの上で動作するJavaScript製のローカルWebアプリケーション」といった感じの設計になっている。なのでコンテンツ領域内の操作のためのコードとUI部分の操作のためのコードが非常に似通っていて、シームレスに連携しやすかった、否、「連携しやすすぎた」と言える。あまりにシームレスに連携できたせいで、ブラウザのUIに関わるコードとコンテンツ領域内の操作に関わるコードが渾然一体の密結合になってしまい、それが「UI部分とコンテンツ領域内との間はテキストメッセージだけを非同期に通信しあう」というe10sベースの設計への移行を阻んでいた、という事なのではないか……と僕は思っている。

どういう理由があったのかは知らないけど、最近のバージョンのFirefoxではe10sベースの設計への本格的な以降のための準備が着々と進められている。上記のような密結合だった部分が「UI領域専用」「コンテンツ領域専用」「両方で共通」といった感じに分離されてきているし、同期処理前提だった部分が非同期処理前提に改められている。 セッション保存の仕組み（ページ内のテキストボックスへの入力内容を保存する所とか）、リンクのクリック操作のハンドリング、その他多数の部分が大幅に書き直されている。アドオンから見た時のAPI的な互換性は可能な限り残すようにしてあるようで、その努力の様子が非常に興味深い。

で、アドオン側での対応をどう進めるかなんだけど、実際にいくつかのアドオンをe10s対応に改修してみて、アドオンの性質によって典型的なパターンがあるようだという事が分かった。

  1. UI領域内だけで処理が完結するアドオンの場合： 特に何もしなくて良い。browserのcontentWindowやcontentDocumentに一切触れず、コンテンツ領域内からBubblingしてくるイベントも捕捉しないタイプのアドオンは、何も考えなくてもそのままe10sで動く。
  2. UI領域内で発生するイベントをトリガーとして、コンテンツ領域内で何らかの処理を行う（処理の結果は利用しない）アドオンの場合： アドオンの実装を、「UI領域からコンテンツ領域へ、処理スタートの指示のメッセージを送る」「コンテンツ領域で指示のメッセージを受け取って、実際の処理を行う」という2段階に分け、実装の一部をコンテンツ領域側に読み込ませるコードの中に移動する必要がある。 マルチプルタブハンドラの場合、「選択したタブをファイルとして保存する」機能について、ページをファイルとして保存する処理をコンテンツ領域側に移動し、UI領域からのメッセージをトリガーとして実行するためのコードを追加した。
  3. コンテンツ領域内で発生するイベントをトリガーとして、コンテンツ領域内で何らかの処理を行うアドオンの場合： アドオンの実装を、コンテンツ領域側に読み込ませるコードの中に移動して、そこで処理を完結させるようにする必要がある。
  4. コンテンツ領域内で発生するイベントをトリガーとして、UI領域側で何らかの処理を行うアドオンの場合： コンテンツ領域側にコードを読み込ませて、コンテンツ領域内で発生したイベントをUI領域に通知してやる必要がある。 ツリー型タブの場合、タブバーを自動で隠す機能において、コンテンツ領域上でのマウスの移動を検知するために、マウスのボタン操作や移動で発生したイベントをUI領域に通知するコードを追加した。 生のイベントオブジェクトやDOMノードは渡せなくなるので、文字列として渡せる情報だけでもきちんと動くようにする工夫が要る。
  5. UI領域内で発生するイベントをトリガーとして、コンテンツ領域内で何か処理を行い、その結果を受けてさらにUI領域側で何らかの処理を行うアドオンの場合： これが一番厄介なパターン。 例えば今までだったらWebページ中のリンクを収集する操作は同期処理で var linkURIs = Array.map(gBrowser.contentDocument.links, function(aLink) { return aLink.href; }); と書けたけれども、こういう事ができなくなる。 UI領域とコンテンツ領域の境界をまたぐ時に非同期処理を挟まないといけないので、処理を「UI領域からコンテンツ領域へ、リンクを収集する指示のメッセージを送る」「コンテンツ領域で指示のメッセージを受け取って、リンクを収集し、UI領域へ結果を報告するメッセージを送る」「UI領域で報告のメッセージを受け取って、次の処理を行う」という3つの段階に分けなくてはならない。 マルチプルタブハンドラの場合、「選択したタブの情報をクリップボードにコピーする」という機能のために、タブ（で開いているページ）の情報からクリップボードにコピーするための文字列を得る処理をコンテンツ領域側に移動した上で、UI領域からコンテンツ領域へ・コンテンツ領域からUI領域への橋渡しを行うためのコードを追加し、前後の処理をPromiseで繋ぐようにした。

上記の5パターンの最初の方の物ほど実装が容易で、後の方の物ほど実装が面倒になる（その上、メッセージの往復を待たないといけないのでオーバーヘッドも大きくなる）。 特に深い意味もなく後の方のパターンで実装していた機能は、どうにかして前の方のパターンで実装できないか検討した方がいい（Firefox本体の設計変更も、おそらくそういう風に進められたのではないかと思う）。 実際に、情報化タブではWebページのサムネイル画像を取得する処理について、元々はUI領域で「サムネイルが必要だ」となったタイミングでその都度同期処理していたのだけれども、まずサムネイル取得の処理はコンテンツ領域に移し、処理が走るタイミングについて、コンテンツ領域側で発生したイベントをトリガーとしてサムネイル画像をUI領域側にpushで送りつけるように改めた。 これは上のリストで言うと、5番目のパターンから4番目のパターンに設計変更した、ということになる。

それでもどうしても5番目のパターンで実装しないといけないケースというのはあって、前後の処理とどうやって繋ぐか（同期処理だった物をどう非同期化するか）というのが問題になる。 自分の場合は、こういう時はPromiseを使うのがいいと思ってる（以前ならJSDeferredを使ってたんだけど、Mozilla Add-onsのレビューが通らないため、最近になってPromise.jsmのES6 Promise互換APIを使うようになった）。 ツリー型タブでも、コンテンツ領域内にプラグイン（Flashなど）で描画されている領域があるかどうかを調べるための処理で、このパターンが残っている。 Promiseを使うコードはUI領域側のブリッジにまとめてあり、こんな感じになってる。

sendAsyncCommand : function CB_sendAsyncCommand(aCommandType, aCommandParams)
{
    var manager = this.mTab.linkedBrowser.messageManager;
    manager.sendAsyncMessage(this.MESSAGE_TYPE, {
        command : aCommandType,
        params  : aCommandParams || {}
    });
},
checkPluginAreaExistence : function CB_checkPluginAreaExistence()
{
    return new Promise((function(aResolve, aReject) {
        var id = Date.now() + '-' + Math.floor(Math.random() * 65000);
        this.sendAsyncCommand(this.COMMAND_REQUEST_PLUGIN_AREA_EXISTENCE, {
            id : id
        });
        return this.checkPluginAreaExistenceResolvers[id] = aResolve;
    }).bind(this));
},
handleMessage : function CB_handleMessage(aMessage)
{
    // dump(JSON.stringify(aMessage.json)+'\n');
    switch (aMessage.json.command)
    {
        ...
        case this.COMMAND_REPORT_PLUGIN_AREA_EXISTENCE:
            var id = aMessage.json.id;
            if (id in this.checkPluginAreaExistenceResolvers) {
                let resolver = this.checkPluginAreaExistenceResolvers[id];
                delete this.checkPluginAreaExistenceResolvers[id];
                resolver(aMessage.json.existence);
            }
            return;
    }
},




    

  • checkPluginAreaExistenceメソッドは、その実行を示すユニークなidを伴ってコンテンツ領域に指示のメッセージを送ると同時に、新たに生成したPromiseのリゾルバ関数を、idと対応付けて保持する。メソッドの戻り値はPromiseとする。
    • 

  • コンテンツ領域側では、指示のメッセージを受け取って処理を行い、結果のメッセージをid付きでUI領域に送り返す。
    • 

  • 送り返されてきたメッセージをUI領域側で捕捉したら、idに基づいて、保持していたリゾルバ関数の中から対応する物を見付け、送り返されてきたメッセージに含まれていた情報を渡す形で実行する。
    • 




という風にする事で、checkPluginAreaExistenceメソッドをthenableなメソッドとして他の処理の中に無理なく組み込める（次のコールバックには、コンテンツ領域側での処理で得られた結果が渡る）ようになってる。
UI領域→コンテンツ領域→UI領域 と境界を2回以上またぐ処理を実装する時は、多少の差異はあれどだいたいこんな感じになるんじゃないだろうか。



必要かどうかで言うと、このパターンでPromiseは必須ではなくて、Promiseのリゾルバ関数を保持・実行する代わりに、単にcheckPluginAreaExistenceメソッドでコールバック関数を受け取って、それを保持・実行するようにしてもいいんだけど。
非同期の処理同士を何度も書き連ねる時のコールバック地獄は見たくない（今はそういう連携をする必要がないとしても、今後いつ必要になるとも限らない）ので、僕は自分で書く非同期処理は、インターフェースとしては基本的にPromiseを使う方向で統一するように考えてる。






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