上善若泪

JavaScriptAPI之线程（web worker）

目录

1 Web Worker概述

1.1 新建和启动子线程

1.2 子线程的事件监听

1.3 主线程的事件监听

1.4 错误处理

1.5 关闭子线程

2 主线程与子线程的数据通信

3 同页面的Web Worker

4 Service Worker

4.1 首先，需要向浏览器登记Service Worker

4.2 安装和激活，主要通过事件来判断

1 Web Worker概述

JavaScript语言采用的是单线程模型，也就是说，所有任务排成一个队列，一次只能做一件事。随着电脑计算能力的增强，这一点带来很大的不便，无法充分发挥JavaScript的潜力。尤其考虑到，File API允许JavaScript读取本地文件，就更是如此了。

Web Worker的目的，就是为JavaScript创造多线程环境，允许主线程将一些任务分配给子线程。在主线程运行的同时，子线程在后台运行，两者互不干扰。等到子线程完成计算任务，再把结果返回给主线程。因此，每一个子线程就好像一个“工人”（worker），默默地完成自己的工作。

普通的Wek Worker，只能与创造它们的主进程通信。还有另一类Shared worker，能被所有同源的进程获取（比如来自不同的浏览器窗口、iframe窗口和其他Shared worker）。

Web Worker有以下几个特点：

同域限制。子线程加载的脚本文件，必须与主线程的脚本文件在同一个域。
DOM限制。子线程无法读取网页的DOM对象，即document、window、parent这些对象，子线程都无法得到。（但是，navigator对象和location对象可以获得。）
脚本限制。子线程无法读取网页的全局变量和函数，也不能执行alert和confirm方法，不过可以执行setInterval和setTimeout，以及使用XMLHttpRequest对象发出AJAX请求。
文件限制。子线程无法读取本地文件，即子线程无法打开本机的文件系统（file://），它所加载的脚本，必须来自网络。

使用之前，检查浏览器是否支持这个API。支持的浏览器包括IE10、Firefox (从3.6版本开始)、Safari (从4.0版本开始)、Chrome 和 Opera 11，但是手机浏览器还不支持。

if (window.Worker) {
  // 支持
} else {
  // 不支持
}

1.1 新建和启动子线程

主线程采用new命令，调用Worker构造函数，可以新建一个子线程。

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

Worker构造函数的参数是一个脚本文件，这个文件就是子线程所要完成的任务，上面代码中是work.js。由于子线程不能读取本地文件系统，所以这个脚本文件必须来自网络端。如果下载没有成功，比如出现404错误，这个子线程就会默默地失败。

子线程新建之后，并没有启动，必需等待主线程调用postMessage方法，即发出信号之后才会启动。postMessage方法的参数，就是主线程传给子线程的信号。它可以是一个字符串，也可以是一个对象。

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

1.2 子线程的事件监听

在子线程内，必须有一个回调函数，监听message事件。

/* File: work.js */

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

self代表子线程自身，self.addEventListener表示对子线程的message事件指定回调函数（直接指定onmessage属性的值也可）。回调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信号。self.postMessage则表示，子线程向主线程发送一个信号。

根据主线程发来的不同的信号值，子线程可以调用不同的方法。

/* File: work.js */

self.onmessage = function(event) {
  var method = event.data.method;
  var args = event.data.args;

  var reply = doSomething(args);
  self.postMessage({method: method, reply: reply});
};

1.3 主线程的事件监听

主线程也必须指定message事件的回调函数，监听子线程发来的信号。

/* File: main.js */

worker.addEventListener('message', function(e) {
    console.log(e.data);
}, false);

1.4 错误处理

主线程可以监听子线程是否发生错误。如果发生错误，会触发主线程的error事件。

worker.onerror(function(event) {
  console.log(event);
});

// or

worker.addEventListener('error', function(event) {
  console.log(event);
});

1.5 关闭子线程

使用完毕之后，为了节省系统资源，我们必须在主线程调用terminate方法，手动关闭子线程。

worker.terminate();

也可以子线程内部关闭自身。

self.close();

2 主线程与子线程的数据通信

前面说过，主线程与子线程之间的通信内容，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，子线程对通信内容的修改，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子线程，后者再将它还原。

主线程与子线程之间也可以交换二进制数据，比如File、Blob、ArrayBuffer等对象，也可以在线程之间发送。但是，用拷贝方式发送二进制数据，会造成性能问题。比如，主线程向子线程发送一个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。

如果要使用该方法，postMessage方法的最后一个参数必须是一个数组，用来指定前面发送的哪些值可以被转移给子线程。

worker.postMessage(arrayBuffer, [arrayBuffer]);
window.postMessage(arrayBuffer, targetOrigin, [arrayBuffer]);

3 同页面的Web Worker

通常情况下，子线程载入的是一个单独的JavaScript文件，但是也可以载入与主线程在同一个网页的代码。假设网页代码如下：

我们可以读取页面中的script，用worker来处理。

var blob = new Blob([document.querySelector('#worker').textContent]);

这里需要把代码当作二进制对象读取，所以使用Blob接口。然后，这个二进制对象转为URL，再通过这个URL创建worker。

var url = window.URL.createObjectURL(blob);
var worker = new Worker(url);

部署事件监听代码。

worker.addEventListener('message', function(e) {
   console.log(e.data);
}, false);

最后，启动worker。

worker.postMessage('');

整个页面的代码如下：

可以看到，主线程和子线程的代码都在同一个网页上面。

上面所讲的Web Worker都是专属于某个网页的，当该网页关闭，worker就自动结束。除此之外，还有一种共享式的Web Worker，允许多个浏览器窗口共享同一个worker，只有当所有网口关闭，它才会结束。这种共享式的Worker用SharedWorker对象来建立，因为适用场合不多，这里就省略了。

4 Service Worker

Service worker是一个在浏览器后台运行的脚本，与网页不相干，专注于那些不需要网页或用户互动就能完成的功能。它主要用于操作离线缓存。

Service Worker有以下特点

属于JavaScript Worker，不能直接接触DOM，通过postMessage接口与页面通信。
不需要任何页面，就能执行。
不用的时候会终止执行，需要的时候又重新执行，即它是事件驱动的。
有一个精心定义的升级策略。
只在HTTPs协议下可用，这是因为它能拦截网络请求，所以必须保证请求是安全的。
可以拦截发出的网络请求，从而控制页面的网路通信。
内部大量使用Promise。

Service worker的常见用途。

通过拦截网络请求，使得网站运行得更快，或者在离线情况下，依然可以执行。
作为其他后台功能的基础，比如消息推送和背景同步。

使用Service Worker有以下步骤。

4.1 首先，需要向浏览器登记Service Worker

if ('serviceWorker' in navigator) {
  navigator.serviceWorker.register('/sw.js')
    .then(function(registration) {
    // 登记成功
    console.log('ServiceWorker登记成功，范围为', registration.scope);
    }).catch(function(err) {
    // 登记失败
      console.log('ServiceWorker登记失败：', err);
    });
}

上面代码向浏览器登记sw.js脚本，实质就是浏览器加载sw.js。这段代码可以多次调用，浏览器会自行判断sw.js是否登记过，如果已经登记过，就不再重复执行了。注意，Service worker脚本必须与页面在同一个域，且必须在HTTPs协议下正常运行。

sw.js位于域名的根目录下，这表明这个Service worker的范围（scope）是整个域，即会接收整个域下面的fetch事件。如果脚本的路径是/example/sw.js，那么Service worker只对/example/开头的URL有效（比如/example/page1/、/example/page2/）。如果脚本不在根目录下，但是希望对整个域都有效，可以指定scope属性。

navigator.serviceWorker.register('/path/to/serviceworker.js', {
  scope: '/'
});

一旦登记完成，这段脚本就会用户的浏览器之中长期存在，不会随着用户离开你的网站而消失。

.register方法返回一个Promise对象。

登记成功后，浏览器执行下面步骤。

下载资源（Download）
安装（Install）
激活（Activate）

4.2 安装和激活，主要通过事件来判断

self.addEventListener('install', function(event) {
  event.waitUntil(
    fetchStuffAndInitDatabases()
  );
});

self.addEventListener('activate', function(event) {
  // You're good to go!
});

Service worker一旦激活，就开始控制页面。网页加载的时候，可以选择一个Service worker作为自己的控制器。不过，页面第一次加载的时候，它不受Service worker控制，因为这时还没有一个Service worker在运行。只有重新加载页面后，Service worker才会生效，控制加载它的页面。

你可以查看navigator.serviceWorker.controller，了解当前哪个ServiceWorker掌握控制权。如果后台没有任何Service worker，navigator.serviceWorker.controller返回null。

Service worker激活以后，就能监听fetch事件。

self.addEventListener('fetch', function(event) {
  console.log(event.request);
});

fetch事件会在两种情况下触发。