javascript学习——Web Worker

Web Worker

概述

JavaScript 语言采用的是单线程模型，也就是说，所有任务只能在一个线程上完成，一次只能做一件事。前面的任务没做完，后面的任务只能等着。随着电脑盘算能力的增强，尤其是多核 CPU 的出现，单线程带来很大的未便，无法充分发挥盘算机的盘算能力。
Web Worker 的作用，就是为 JavaScript 创造多线程情况，答应主线程创建 Worker 线程，将一些任务分配给后者运行。在主线程运行的同时，Worker 线程在背景运行，两者互不干扰。比及 Worker 线程完成盘算任务，再把结果返回给主线程。这样的利益是，一些盘算密集型或高耽误的任务可以交由 Worker 线程执行，主线程（通常负责 UI 交互）能够保持流畅，不会被阻塞或拖慢。
Worker 线程一旦新建成功，就会始终运行，不会被主线程上的活动（比如用户点击按钮、提交表单）打断。这样有利于随时响应主线程的通讯。但是，这也造成了 Worker 比较耗费资源，不应该过分使用，而且一旦使用完毕，就应该关闭。
Web Worker 有以下几个使用注意点。
（1）同源限制
分配给 Worker 线程运行的脚本文件，必须与主线程的脚本文件同源。
（2）DOM 限制
Worker 线程地点的全局对象，与主线程不一样，无法读取主线程地点网页的 DOM 对象，也无法使用document、window、parent这些对象。但是，Worker 线程可以使用navigator对象和location对象。
（3）全局对象限制
Worker 的全局对象WorkerGlobalScope，差别于网页的全局对象Window，很多接口拿不到。比如，理论上 Worker 线程不能使用console.log，因为标准里面没有提到 Worker 的全局对象存在console接口，只界说了Navigator接口和Location接口。不过，浏览器实际上支持 Worker 线程使用console.log，保险的做法还是不使用这个方法。
（4）通讯接洽
Worker 线程和主线程不在同一个上下文情况，它们不能直接通讯，必须通过消息完成。
（5）脚本限制
Worker 线程不能执行alert()方法和confirm()方法，但可以使用 XMLHttpRequest 对象发出 AJAX 哀求。
（6）文件限制
Worker 线程无法读取本地文件，即不能打开本机的文件体系（file://），它所加载的脚本，必须来自网络。
基本用法

主线程

主线程采用new命令，调用Worker()构造函数，新建一个 Worker 线程。

1. var worker = new Worker('work.js');

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Worker()构造函数的参数是一个脚本文件，该文件就是 Worker 线程所要执行的任务。由于 Worker 不能读取本地文件，以是这个脚本必须来自网络。如果下载没有成功（比如404错误），Worker 就会默默地失败。
然后，主线程调用worker.postMessage()方法，向 Worker 发消息。

1. worker.postMessage('Hello World');
2. worker.postMessage({method: 'echo', args: ['Work']});

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worker.postMessage()方法的参数，就是主线程传给 Worker 的数据。它可以是各种数据类型，包括二进制数据。
接着，主线程通过worker.onmessage指定监听函数，吸收子线程发返来的消息。

1. worker.onmessage = function (event) {
2.   doSomething(event.data);
3. }
5. function doSomething() {
6.   // 执行任务
7.   worker.postMessage('Work done!');
8. }

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上面代码中，变乱对象的data属性可以获取 Worker 发来的数据。
Worker 完成任务以后，主线程就可以把它关掉。

1. worker.terminate();

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Worker 线程

Worker 线程内部需要有一个监听函数，监听message变乱。

1. self.addEventListener('message', function (e) {
2.   self.postMessage('You said: ' + e.data);
3. }, false);

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上面代码中，self代表子线程自身，即子线程的全局对象。因此，等同于下面两种写法。

1. // 写法一
2. this.addEventListener('message', function (e) {
3.   this.postMessage('You said: ' + e.data);
4. }, false);
6. // 写法二
7. addEventListener('message', function (e) {
8.   postMessage('You said: ' + e.data);
9. }, false);

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除了使用self.addEventListener()指定监听函数，也可以使用self.onmessage指定。监听函数的参数是一个变乱对象，它的data属性包含主线程发来的数据。self.postMessage()方法用来向主线程发送消息。
根据主线程发来的数据，Worker 线程可以调用差别的方法，下面是一个例子。

1. self.addEventListener('message', function (e) {
2.   var data = e.data;
3.   switch (data.cmd) {
4.     case 'start':
5.       self.postMessage('WORKER STARTED: ' + data.msg);
6.       break;
7.     case 'stop':
8.       self.postMessage('WORKER STOPPED: ' + data.msg);
9.       self.close(); // Terminates the worker.
10.       break;
11.     default:
12.       self.postMessage('Unknown command: ' + data.msg);
13.   };
14. }, false);

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上面代码中，self.close()用于在 Worker 内部关闭自身。
Worker 加载脚本

Worker 内部如果要加载其他脚本，有一个专门的方法importScripts()。

1. importScripts('script1.js');

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该方法可以同时加载多个脚本。

1. importScripts('script1.js', 'script2.js');

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错误处理惩罚

主线程可以监听 Worker 是否发生错误。如果发生错误，Worker 会触发主线程的error变乱。

1. worker.onerror = function (event) {
2.   console.log(
3.     'ERROR: Line ', event.lineno, ' in ', event.filename, ': ', event.message
4.   );
5. };
7. // 或者
8. worker.addEventListener('error', function (event) {
9.   // ...
10. });

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Worker 内部也可以监听error变乱。
关闭 Worker

使用完毕，为了节省体系资源，必须关闭 Worker。

1. // 主线程worker.terminate();
2. // Worker 线程self.close();

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数据通讯

前面说过，主线程与 Worker 之间的通讯内容，可以是文本，也可以是对象。需要注意的是，这种通讯是拷贝关系，便是传值而不是传址，Worker 对通讯内容的修改，不会影响到主线程。究竟上，浏览器内部的运行机制是，先将通讯内容串行化，然后把串行化后的字符串发给 Worker，后者再将它还原。
主线程与 Worker 之间也可以交换二进制数据，比如 File、Blob、ArrayBuffer 等类型，也可以在线程之间发送。下面是一个例子。

1. // 主线程
2. var uInt8Array = new Uint8Array(new ArrayBuffer(10));
3. for (var i = 0; i < uInt8Array.length; ++i) {
4.   uInt8Array[i] = i * 2; // [0, 2, 4, 6, 8,...]
5. }
6. worker.postMessage(uInt8Array);
8. // Worker 线程
9. self.onmessage = function (e) {
10.   var uInt8Array = e.data;
11.   postMessage('Inside worker.js: uInt8Array.toString() = ' + uInt8Array.toString());
12.   postMessage('Inside worker.js: uInt8Array.byteLength = ' + uInt8Array.byteLength);
13. };

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但是，拷贝方式发送二进制数据，会造成性能问题。比如，主线程向 Worker 发送一个 500MB 文件，默认情况下浏览器会生成一个原文件的拷贝。为了解决这个问题，JavaScript 答应主线程把二进制数据直接转移给子线程，但是一旦转移，主线程就无法再使用这些二进制数据了，这是为了防止出现多个线程同时修改数据的麻烦局面。这种转移数据的方法，叫做Transferable Objects。这使得主线程可以快速把数据交给 Worker，对于影像处理惩罚、声音处理惩罚、3D 运算等就非常方便了，不会产生性能负担。
如果要直接转移数据的控制权，就要使用下面的写法。

1. // Transferable Objects 格式
2. worker.postMessage(arrayBuffer, [arrayBuffer]);
4. // 例子
5. var ab = new ArrayBuffer(1);
6. worker.postMessage(ab, [ab]);

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同页面的 Web Worker

通常情况下，Worker 载入的是一个单独的 JavaScript 脚本文件，但是也可以载入与主线程在同一个网页的代码。

1. <!DOCTYPE html>
2.   <body>
3.     <script id="worker" type="app/worker">
4.       addEventListener('message', function () {
5.         postMessage('some message');
6.       }, false);
7.     </script>
8.   </body>
9. </html>

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上面是一段嵌入网页的脚本，注意必须指定<script>标签的type属性是一个浏览器不熟悉的值，上例是app/worker。
然后，读取这一段嵌入页面的脚本，用 Worker 来处理惩罚。

1. var blob = new Blob([document.querySelector('#worker').textContent]);
2. var url = window.URL.createObjectURL(blob);
3. var worker = new Worker(url);
5. worker.onmessage = function (e) {
6.   // e.data === 'some message'
7. };

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上面代码中，先将嵌入网页的脚本代码，转成一个二进制对象，然后为这个二进制对象生成 URL，再让 Worker 加载这个 URL。这样就做到了，主线程和 Worker 的代码都在同一个网页上面。
实例：Worker 线程完成轮询

偶然，浏览器需要轮询服务器状态，以便第一时间得知状态改变。这个工作可以放在 Worker 里面。

1. function createWorker(f) {
2.   var blob = new Blob(['(' + f.toString() + ')()']);
3.   var url = window.URL.createObjectURL(blob);
4.   var worker = new Worker(url);
5.   return worker;
6. }
8. var pollingWorker = createWorker(function (e) {
9.   var cache;
11.   function compare(new, old) { ... };
13.   setInterval(function () {
14.     fetch('/my-api-endpoint').then(function (res) {
15.       var data = res.json();
17.       if (!compare(data, cache)) {
18.         cache = data;
19.         self.postMessage(data);
20.       }
21.     })
22.   }, 1000)
23. });
25. pollingWorker.onmessage = function () {
26.   // render data
27. }
29. pollingWorker.postMessage('init');

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上面代码中，Worker 每秒钟轮询一次数据，然后跟缓存做比较。如果不一致，就分析服务端有了新的变化，因此就要通知主线程。
实例： Worker 新建 Worker

Worker 线程内部还能再新建 Worker 线程（如今只有 Firefox 浏览器支持）。下面的例子是将一个盘算密集的任务，分配到10个 Worker。
主线程代码如下。

1. var worker = new Worker('worker.js');
2. worker.onmessage = function (event) {
3.   document.getElementById('result').textContent = event.data;
4. };

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Worker 线程代码如下。

1. // worker.js
3. // settings
4. var num_workers = 10;
5. var items_per_worker = 1000000;
7. // start the workers
8. var result = 0;
9. var pending_workers = num_workers;
10. for (var i = 0; i < num_workers; i += 1) {
11.   var worker = new Worker('core.js');
12.   worker.postMessage(i * items_per_worker);
13.   worker.postMessage((i + 1) * items_per_worker);
14.   worker.onmessage = storeResult;
15. }
17. // handle the results
18. function storeResult(event) {
19.   result += event.data;
20.   pending_workers -= 1;
21.   if (pending_workers <= 0)
22.     postMessage(result); // finished!
23. }

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上面代码中，Worker 线程内部新建了10个 Worker 线程，而且依次向这10个 Worker 发送消息，告知了盘算的出发点和终点。盘算任务脚本的代码如下。

1. // core.js
2. var start;
3. onmessage = getStart;
4. function getStart(event) {
5.   start = event.data;
6.   onmessage = getEnd;
7. }
9. var end;
10. function getEnd(event) {
11.   end = event.data;
12.   onmessage = null;
13.   work();
14. }
16. function work() {
17.   var result = 0;
18.   for (var i = start; i < end; i += 1) {
19.     // perform some complex calculation here
20.     result += 1;
21.   }
22.   postMessage(result);
23.   close();
24. }

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API

主线程

浏览器原生提供Worker()构造函数，用来供主线程生成 Worker 线程。

1. var myWorker = new Worker(jsUrl, options);

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Worker()构造函数，可以接受两个参数。第一个参数是脚本的网址（必须遵守同源政策），该参数是必需的，且只能加载 JS 脚本，否则会报错。第二个参数是设置对象，该对象可选。它的一个作用就是指定 Worker 的名称，用来区分多个 Worker 线程。

1. // 主线程
2. var myWorker = new Worker('worker.js', { name : 'myWorker' });
4. // Worker 线程
5. self.name // myWorker

复制代码

Worker()构造函数返回一个 Worker 线程对象，用来供主线程操作 Worker。Worker 线程对象的属性和方法如下。

• Worker.onerror：指定 error 变乱的监听函数。
  
• Worker.onmessage：指定 message 变乱的监听函数，发送过来的数据在Event.data属性中。
  
• Worker.onmessageerror：指定 messageerror 变乱的监听函数。发送的数据无法序列化成字符串时，会触发这个变乱。
  
• Worker.postMessage()：向 Worker 线程发送消息。
  
• Worker.terminate()：立即终止 Worker 线程。
  

Worker 线程

Web Worker 有自己的全局对象，不是主线程的window，而是一个专门为 Worker 定制的全局对象。因此界说在window上面的对象和方法不是全部都可以使用。
Worker 线程有一些自己的全局属性和方法。

• self.name： Worker 的名字。该属性只读，由构造函数指定。
  
• self.onmessage：指定message变乱的监听函数。
  
• self.onmessageerror：指定 messageerror 变乱的监听函数。发送的数据无法序列化成字符串时，会触发这个变乱。
  
• self.close()：关闭 Worker 线程。
  
• self.postMessage()：向产生这个 Worker 的线程发送消息。
  
• self.importScripts()：加载 JS 脚本。
  

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