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。随着电脑计算能力的增强,尤其是多核 CPU 的出现,单线程带来很大的不便,无法充分发挥计算机的计算能力。
Web Worker 的作用,就是为 JavaScript 创造多线程环境,允许主线程创建 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 线程在后台运行,两者互不干扰。等到 Worker 线程完成计算任务,再把结果返回给主线程。
这样的好处是,一些计算密集型或高延迟的任务,被 Worker 线程负担了,主线程(通常负责 UI 交互)就会很流畅,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信。但是,这也造成了 Worker 比较耗费资源,不应该过度使用,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 线程所在的全局对象,与主线程不一样,无法读取主线程所在网页的 DOM 对象,也无法使用document、window、parent这些对象。但是,Worker 线程可以navigator对象和location对象。
(3)通信联系
Worker 线程和主线程不在同一个上下文环境,它们不能直接通信,必须通过消息完成。
(4)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 请求。
(5)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系统(file://),它所加载的脚本,必须来自网络。
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。
var worker = new Worker('work.js');
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,所以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。
worker.postMessage('Hello World');
worker.postMessage({method: 'echo', args: ['Work']});
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,接收子线程发回来的消息。
worker.onmessage = function (event) {
console.log('Received message ' + event.data);
doSomething();
}
function doSomething() {
// 执行任务
worker.postMessage('hello!');
}
上面代码中,事件对象的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。
worker.terminate();
Worker 线程内部需要有一个监听函数,监听message事件。
self.addEventListener('message', function (e) {
self.postMessage('You said: ' + e.data);
}, false);
//上面代码中,self代表子线程自身,即子线程的全局对象。因此,亦等同于下面两种写法。
// 写法二
this.addEventListener('message', function (e) {
this.postMessage('You said: ' + e.data);
}, false);
// 写法三
addEventListener('message', function (e) {
postMessage('You said: ' + e.data);
}, false);
除了使用self.addEventListener()指定监听函数,也可以使用self.onmessage指定。
self.onmessage = (e) => {
console.log(e.data,'e')
self.postMessage('You said: ' + e.data);
if (e.data == 'hello!') {
self.close();
}
}
监听函数的参数是一个事件对象,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 线程可以调用不同的方法,下面是一个例子。
self.addEventListener('message', function (e) {
var data = e.data;
switch (data.cmd) {
case 'start':
self.postMessage('WORKER STARTED: ' + data.msg);
break;
case 'stop':
self.postMessage('WORKER STOPPED: ' + data.msg);
self.close(); // Terminates the worker.
break;
default:
self.postMessage('Unknown command: ' + data.msg);
};
}, false);
上面代码中,self.close()用于在 Worker 内部关闭自身。
Worker 内部如果要加载其他脚本,有一个专门的方法importScripts()。
//加载单个脚本
importScripts('script1.js');
//加载多个脚本
importScripts('script1.js', 'script2.js');
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事件。
worker.onerror(function (event) {
console.log([
'ERROR: Line ', e.lineno, ' in ', e.filename, ': ', e.message
].join(''));
});
// 或者
worker.addEventListener('error', function (event) {
// ...
});
Worker 内部也可以监听error事件。
使用完毕,为了节省系统资源,必须关闭 Worker。
// 主线程
worker.terminate();
// Worker 线程
self.close();
前面说过,主线程与 Worker 之间的通信内容,可以是文本,也可以是对象。需要注意的是,这种通信是拷贝关系,即是传值而不是传址,Worker 对通信内容的修改,不会影响到主线程。
事实上,浏览器内部的运行机制是,先将通信内容串行化,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,例子如下:
// 主线程
var uInt8Array = new Uint8Array(new ArrayBuffer(10));
for (var i = 0; i < uInt8Array.length; ++i) {
uInt8Array[i] = i * 2; // [0, 2, 4, 6, 8,...]
}
worker.postMessage(uInt8Array);
// Worker 线程
self.onmessage = function (e) {
var uInt8Array = e.data;
postMessage('Inside worker.js: uInt8Array.toString() = ' + uInt8Array.toString());
postMessage('Inside worker.js: uInt8Array.byteLength = ' + uInt8Array.byteLength);
};
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 允许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、声音处理、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。
// Transferable Objects 格式
worker.postMessage(arrayBuffer, [arrayBuffer]);
// 例子
var ab = new ArrayBuffer(1);
worker.postMessage(ab, [ab]);
主线程中的API:
worker.postMessage: 主线程往worker线程发消息,消息可以是任意类型数据,包括二进制数据
worker.terminate: 主线程关闭worker线程
worker.onmessage: 指定worker线程发消息时的回调,也可以通过worker.addEventListener('message',cb)的方式
worker.onerror: 指定worker线程发生错误时的回调,也可以worker.addEventListener('error',cb)
Worker线程中的API:
self.postMessage: worker线程往主线程发消息,消息可以是任意类型数据,包括二进制数据
self.close: worker线程关闭自己
self.onmessage: 指定主线程发worker线程消息时的回调,也可以self.addEventListener('message',cb)
self.onerror: 指定worker线程发生错误时的回调,也可以 self.addEventListener('error',cb)
1.轮询
有时,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。
function createWorker(f) {
var blob = new Blob(['(' + f.toString() +')()']);
var url = window.URL.createObjectURL(blob);
var worker = new Worker(url);
return worker;
}
var pollingWorker = createWorker(function (e) {
var cache;
function compare(new, old) { ... };
setInterval(function () {
fetch('/my-api-endpoint').then(function (res) {
var data = res.json();
if (!compare(data, cache)) {
cache = data;
self.postMessage(data);
}
})
}, 1000)
});
pollingWorker.onmessage = function () {
// render data
}
pollingWorker.postMessage('init');
//Worker 每秒钟轮询一次数据,然后跟缓存做比较。如果不一致,就说明服务端有了新的变化,因此就要通知主线程。
2.加密数据
有些加解密的算法比较复杂,或者在加解密很多数据的时候,这会非常耗费计算资源,导致UI线程无响应,因此这是使用Web Worker的好时机,使用Worker线程可以让用户更加无缝的操作UI。
3.预取数据
有时候为了提升数据加载速度,可以提前使用Worker线程获取数据,因为Worker线程是可以是用 XMLHttpRequest 的。
4.预渲染
在某些渲染场景下,比如渲染复杂的canvas的时候需要计算的效果比如反射、折射、光影、材料等,这些计算的逻辑可以使用Worker线程来执行,也可以使用多个Worker线程。
5.复杂数据处理场景
某些检索、排序、过滤、分析会非常耗费时间,这时可以使用Web Worker来进行,不占用主线程。
6.预加载图片
有时候一个页面有很多图片,或者有几个很大的图片的时候,如果业务限制不考虑懒加载,也可以使用Web Worker来加载图片。
// 主线程
let w = new Worker("js/workers.js");
w.onmessage =
function (event) {
var img = document.createElement("img");
img.src = window.URL.createObjectURL(event.data);
document.querySelector('#result').appendChild(img);
};
// worker线程
let arr = [...图片路径];
for (let i = 0, len = arr.length; i < len; i++) {
let req = new XMLHttpRequest();
req.open('GET', arr[i], true);
req.responseType = "blob";
req.setRequestHeader("client_type", "DESKTOP_WEB");
req.onreadystatechange = () => {
if (req.readyState == 4) {
postMessage(req.response);
}
};
req.send(null);
}
需要注意的是,虽然使用worker线程不会占用主线程,但是启动worker会比较耗费资源。
主线程中使用XMLHttpRequest在请求过程中浏览器另开了一个异步http请求线程,但是交互过程中还是要消耗主线程资源。