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Javascript多线程WebWorker

一,介绍与需求

1.1,介绍

 Web Worker可以为JavaScript创建多线程,且Web Worker 是运行在后台的 JavaScript,独立于其他脚本,不会影响页面的性能。主线程在运行的时候,worker也在后台运行,两者互不干扰,当worker线程完成任务后就可以将结果返回给主线。

当我们创建一个新的worker时,该代码会运行在一个全新的javascript的环境中(WorkerGlobalScope)运行,是完全和创建worker的脚本隔离,这时我们可以吧创建新worker的脚本叫做主线程,而被创建的新的worker叫做子线程。
WorkerGlobalScope是worker的全局对象,所以它包含所有核心javascript全局对象拥有的属性如JSON等,window的一些属性,也拥有类似于XMLHttpRequest()等。

目前基本所有主流浏览器均支持 Web Worker,除了 Internet Explorer。

1.2,需求

JavaScript是单线程模型,即所有任务都在一个线程上完成,前面一个任务如果没有执行完成,后面的任务就只能等待。如果在遇到耗时的计算时,程序就会阻塞在这里,这对用户来说时不可接受的。因此我们如果在遇到耗时或者大量计算的时候就可以使用Web Worker,以免影响用户的使用体验。

二,WebWorker的使用

2.1,WebWorker的限制

WebWorker是浏览器为我们提供的一个可以在浏览器后台开启一个新的线程的API,使得运行在浏览器中的 js 有了多线程的能力。但是这并不意味这js本身就支持多线程,因为这种新线程有很多限制:

  1. 同源限制
    worker线程执行的脚本文件必须和主线程的脚本文件同源的。

  2. 文件限制
    为了安全,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,且需要与主线程的脚本同源

  3. DOM操作限制
    worker线程在与主线程的window不同的另一个全局上下文中运行,其中无法读取主线程所在网页的DOM对象,也不能获取 documentwindow、parent等对象,但是可以获取navigatorlocation(只读)XMLHttpRequestsetTimeout等浏览器API。

  4. 通信限制
    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postMessage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 请求

2.2,例子

有一种连续转换的方式可以直接将一个普通函数变成WebWorker对象

不用加载JS文件,直接使用方法,如下:

 
 1  // 子进程方法
 2         function runWork() {
 3             onmessage = ({ data: { processId, message } }) => {
 4                 console.log('收到主线程消息:' + message);
 5                 postMessage({ processId, result: message * 2 });
 6             };
 7         }
 8         const makeWorker = (func) => {
 9             let pendingProcesss = {};
10             if (!window.Worker) {//浏览器不支持worker子线程的情况
11                 alert('浏览器不支持worker子线程');
12                 return;
13             }
14             //创建新的Worker
15             const worker = new Worker(
16                 URL.createObjectURL(new Blob([`(${func.toString()})()`]))
17             );
18             //接收消息
19             worker.onmessage = ({ data: { result, processId } }) => {
20                 // 调用resolve,改变Promise状态
21                 pendingProcesss[processId](result);
22                 // 删掉,防止进程id冲突
23                 delete pendingProcesss[processId];
24                 // 关闭worker线程
25                 worker.terminate();
26             }
27 
28             //异常处理
29             worker.onerror = function (err) { }
30 
31             return (...message) => new Promise(resolve => {
32                 const processId = String(Math.random())//new Date().getTime()
33                 pendingProcesss[processId] = resolve;
34                 //传递参数
35                 worker.postMessage({ processId, message });
36             })
37         }
38         const testWorker = makeWorker(runWork);
39         console.log('主线程正常运行:1')
40         testWorker(260).then((num) => {
41             console.log(`收到子线程的消息:${num}`)
42         })
43         console.log('主线程正常运行:2')
 

2.3,使用场景

worker+ajax配合使用:
使用情景:

1、当项目中有多个后台接口数据较大时,可以开启一个线程。

2、当需要点击某按钮后连接后台获取大量数据或开启websocket时,可以开启一个线程。

3、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。

4、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。

5、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,这里有个射线追踪的示例。

6、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。

7、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,可以参考一下这篇文章的探索,这里简单提要一下。

注意事项:

  • 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

2.4,共享线程(SharedWorker)

共享线程是为了避免线程的重复创建和销毁过程,降低了系统性能的消耗,共享线程SharedWorker可以同时有多个页面的线程链接。

使用SharedWorker创建共享线程,也需要提供一个javascript脚本文件的URL地址或Blob,该脚本文件中包含了我们在线程中需要执行的代码

 
1     const makeWorker = () => {
2             var sharedWorker = new SharedWorker('./sharedworker.js')
3             sharedWorker.port.start()
4             sharedWorker.port.postMessage('你好,我是主线程!');
5             sharedWorker.port.onmessage = (e) => {
6                 console.log('子线程发回的参数:' + e.data);
7             };
8         }
9         makeWorker();
 

子线程 sharedworker.js:

 
1 onconnect = (e) => {
2     let port = e.ports[0];
3     port.onmessage=(e) => {
4         console.log(e.data); // 特别注意,共享线程的console.log是看不到的
5         port.postMessage('你好,我是SharedWorker!');
6     };
7     port.start();
8 }
 

使用场景:SharedWorker可实现多个标签页之间通信

 
 1 let data = ''
 2 onconnect = (e) => {
 3     let port = e.ports[0];
 4     port.onmessage=(e) => {
 5         // console.log(e.data); // 特别注意,共享线程的console.log是看不到的
 6         // port.postMessage('你好,我是SharedWorker11!' + e.data);
 7         if (e.data === 'get') {
 8             port.postMessage('你好,我是SharedWorker11!' + data)
 9         } else {
10             data = e.data
11         }
12     };
13     port.start();
14 }
 

使用sharedWorker.port.postMessage('get');可以获取前一个方法设置的数据,实现多标签页之间的通信

实现浏览器中多个标签页之间的通信的方法有三种:使用websocket协议、通过localstorage、以及SharedWorker等等。

 注意:虽然此文章里面把它叫WebWorker,但是它的真正名字就叫Worker