Web Worker

前面的话

  客户端javascript其中一个基本的特性就是单线程:比如,浏览器无法同时运行两个事件处理程序,它也无法在一个事件处理程序运行的时候触发一个计时器。Web Worker是HTML5提供的一个javascript多线程解决方案,可以将一些大计算量的代码交由web Worker运行从而避免阻塞用户界面,在执行复杂计算和数据处理时,这个API非常有用。本文将详细介绍Web Worker

 

前提

  在使用Worker之前,首先要检测浏览器是否支持这个API

  [注意]IE9-浏览器不支持

if (window.Worker) {
  // to do 
} 

  使用Web Worker有以下几点限制:

  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。子线程所在的全局对象,与主进程不一样,它无法读取网页的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

 

主线程

【新建】

  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

  这行代码会导致浏览器下载work.js,但只有Worker接收到消息才会实际执行文件中的代码

  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

【传递消息】

  要给Worker传递消息,可以使用postMessage()方法。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

  一般来说,可以序列化为JSON结构的任何值都可以作为参数传递给postMessage()。换句话说,这就意味着传入的值是被复制到Worker中,而非直接传过去的

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

  只要符合父线程的同源政策,Worker线程自己也能新建Worker线程。Worker线程可以使用XMLHttpRequest进行网络I/O,但是XMLHttpRequest对象的responseXML和channel属性总是返回null

【事件监听】

  主线程使用onmessage事件来监听子线程发来的信息。来自子线程Worker的数据保存在event.data中。Worker返回的数据也可以是任何能够被序列化的值

worker.addEventListener('message', function(e) {
    //对数据进行处理
    console.log(e.data);
}, false);

【错误处理】

  如果子线程发生错误,会触发主线程的error事件。error事件的事件对象中包含三个属性:filename、lineno和message,分别表示发生错误的文件名、代码行号和完整的错误消息

worker.onerror = function(event){
    console.log("ERROR:"+event.filename+"("+event.lineno+"):"+event.message);
};

  建议在使用Web Worker时,始终都要使用onerror事件处理程序,即使这个函数除了把错误记录到日志中什么也不做都可以。否则,Worker就会在发生错误时,悄无声息地失败了

【停止子线程】

  任何时候,只要调用terminate()方法就可以停止Worker的工作。而且,Worker中的代码会立即停止执行,后续的所有过程都不会再发生(包括error和message事件也不会再触发)

worker.terminate();//立即停止 Worker 的工作

 

子线程

【作用域】

  关于子线程Web Worker,最重要的是要知道它所执行的javascript代码完全在另一个作用域中,与当前网页中的代码不共享作用域。在Web Worker中,同样有一个全局对象和其他对象以及方法

  Web Worker中的全局对象是worker对象本身。也就是说,在这个特殊的全局作用域中,this和self引用的都是worker对象。为便于处理数据,Web Worker本身也是一个最小化的运行环境,包括以下:

  1、最小化的navigator对象,包括onLine、appName、appVersion、userAgent和platform属性

  2、只读的location对象

  3、setTimeout()、setInterval()、clearTimeout()和clearInterval()方法

  4、XMLHttpReguest构造函数

  显然,Web Worker的运行环境与页面环境相比,功能是相当有限的

【事件监听】

  当主线程在worker对象上调用postMessage()时,数据会以异步方式被传递给子线程worker,进而触发子线程worker中的message事件。为了处理来自页面的数据,同样也需要创建一个onmessage事件处理程序

  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

/* File: work.js */
self.addEventListener('message', function(e){
var data = event.data;
//处理数据
}, false);

【传递消息】

  子线程使用postMessage()方法向主线程传递信息

/* File: work.js */
self.onmessage = function(e) {
var data = e.data;
//处理数据
var method = data.method;
var args = data.args;
var reply = doSomething(args);
self.postMessage({method: method, reply: reply});
};

【包含脚本】

  无法在子线程Worker中动态创建新的<script>元素,但可以调用importScripts()方法来向Worker中添加其他脚本。这个方法接收一个或多个指向javascript文件的URL。每个加载过程都是异步进行的,因此所有脚本加载并执行之后,importScripts()才会执行

/* File: work.js */
importScripts("file1.js", "file2.js");

  即使file2.js先于file1.js下载完,执行的时候仍然会按照先后顺序执行。而且,这些脚本是在子线程Worker的全局作用域中执行,如果脚本中包含与页面有关的javascript代码,那么脚本可能无法正确运行。请记住,Worker中的脚本一般都具有特殊的用途,不会像页面中的脚本那么功能宽泛

【停止子线程】

  在子线程Worker中,调用close()方法也可以停止工作。就像在主线程中调用terminate()方法一样,子线程Worker停止工作后就不会再有事件发生了

/* File: work.js */
self.close();

 

同页面

  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:

<!DOCTYPE html>
<body>
<script id="worker" type="app/worker">
  addEventListener('message', function() {
    postMessage('Im reading Tech.pro');
  }, false);
</script>
</body>
</html>

  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:

<!DOCTYPE html>
<body>
<script id="worker" type="app/worker">
  addEventListener('message', function() {
    postMessage('Work done!');
  }, false);
</script>
<script>
(function() {
  var blob = new Blob([document.querySelector('#worker').textContent]);
  var url = window.URL.createObjectURL(blob);
  var worker = new Worker(url);
  worker.addEventListener('message', function(e) {
    console.log(e.data);
  }, false);

  worker.postMessage('');
})();
</script>
</body>
</html>

  可以看到,主线程和子线程的代码都在同一个网页上面

 

应用

  上面的段落介绍了如何使用Web Worker,那么它到底有什么用,可以帮我们解决那些实现问题呢?

  Web Worker的一个优势在于能够执行处理器密集型的运算而不会阻塞UI线程,下面来看一个斐波那契(fibonacci)数列的例子

  在数学上,fibonacci数列被以递归的方法定义:

F0=0,F1=1,Fn=F(n-1)+F(n-2)(n>=2,n∈N*)

  javascript的常用实现为:

var fibonacci = function(n) {
    return n <2 ? n : arguments.callee(n - 1) + arguments.callee(n - 2);
};

  在chrome中用该方法进行40的fibonacci数列执行时间为13084.775毫秒,由于javascript是单线程执行的,在求数列的过程中浏览器不能执行其它javascript脚本,UI渲染线程也会被挂起,从而导致浏览器进入僵死状态

<script>
var fibonacci = function(n) {
    return n <2 ? n : arguments.callee(n - 1) + arguments.callee(n - 2);
};
var t0 = window.performance.now();
fibonacci(40);
var t1 = window.performance.now();
//fibonacci函数执行了13084.775毫秒
console.log("fibonacci函数执行了" + (t1 - t0) + "毫秒")
</script>    

  使用web worker将数列的计算过程放入一个新线程里去执行将避免这种情况的出现

<!DOCTYPE HTML>
<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"/>
<title>web worker fibonacci</title>
</head>
<body>
<script>
if(window.Worker){
    var worker = new Worker('fibonacci.js');  
    worker.onmessage = function(e){    
        var t1 = window.performance.now();
        //fibonacci函数执行了11741.900000000001毫秒
        console.log("fibonacci函数执行了" + (t1 - t0) + "毫秒")
    }
    worker.onerror = function(e){
        console.log("ERROR:"+e.filename+"("+e.lineno+"):"+e.message);
    };
    worker.postMessage(40);
    var t0 = window.performance.now();
}
</script>
</body>
</html>
//fibonacci.js
var fibonacci =function(n) {
    return n < 2 ? n : arguments.callee(n - 1) + arguments.callee(n - 2);
};
self.onmessage = function(e) {
    self.postMessage(fibonacci(e.data));
};

  虽然fibonacci数列的计算时间并没有缩短多少,但由于其完全在自己独立的线程中计算,只是在计算完成之后将结果发回主线程。所以并不会影响到主线程的代码执行

  因此,利用web worker我们可以在前端执行一些复杂的大量运算而不会影响页面的展示

posted @ 2017-03-09 15:39 小火柴的蓝色理想 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏