Web Worker 初探

以前我們總說，JS是單線程沒有多線程，當JS在頁面中運行長耗時同步任務的時候就會導致頁面假死影響用戶體驗，從而需要設置把任務放在任務隊列中；執行任務隊列中的任務也並非多線程進行的，然而現在HTML5提供了我們前端開發這樣的能力 - Web Workers API，我們一起來看一看 Web Worker 是什麼，怎麼去使用它，在實際生產中如何去用它來進行產出。

1. 概述

Web Workers 使得一個Web應用程序可以在與主執行線程分離的後臺線程中運行一個腳本操作。這樣做的好處是可以在一個單獨的線程中執行費時的處理任務，從而允許主（通常是UI）線程運行而不被阻塞。

它的作用就是給JS創造多線程運行環境，允許主線程創建worker線程，分配任務給後者，主線程運行的同時worker線程也在運行，相互不干擾，在worker線程運行結束後把結果返回給主線程。這樣做的好處是主線程可以把計算密集型或高延遲的任務交給worker線程執行，這樣主線程就會變得輕鬆，不會被阻塞或拖慢。這並不意味着JS語言本身支持了多線程能力，而是瀏覽器作爲宿主環境提供了JS一個多線程運行的環境。

不過因爲worker一旦新建，就會一直運行，不會被主線程的活動打斷，這樣有利於隨時響應主線程的通性，但是也會造成資源的浪費，所以不應過度使用，用完注意關閉。或者說：如果worker無實例引用，該worker空閒後立即會被關閉；如果worker實列引用不爲0，該worker空閒也不會被關閉。

看一看它的兼容性

Browser	IE	Edge	FireFox	Chrome	Safari
version	10+	12+	3.5+	4+	4+

2. 使用

2.1 限制

worker線程的使用有一些注意點

1. 同源限制 worker線程執行的腳本文件必須和主線程的腳本文件同源，這是當然的了，總不能允許worker線程到別人電腦上到處讀文件吧
2. 文件限制 爲了安全，worker線程無法讀取本地文件，它所加載的腳本必須來自網絡，且需要與主線程的腳本同源
3. DOM操作限制 worker線程在與主線程的window不同的另一個全局上下文中運行，其中無法讀取主線程所在網頁的DOM對象，也不能獲取 document、window等對象，但是可以獲取navigator、location(只讀)、XMLHttpRequest、setTimeout族等瀏覽器API。
4. 通信限制 worker線程與主線程不在同一個上下文，不能直接通信，需要通過postMessage方法來通信。
5. 腳本限制 worker線程不能執行alert、confirm，但可以使用 XMLHttpRequest 對象發出ajax請求。

2.2 例子

在主線程中生成 Worker 線程很容易：

var myWorker = new Worker(jsUrl, options)

Worker()構造函數，第一個參數是腳本的網址（必須遵守同源政策），該參數是必需的，且只能加載 JS 腳本，否則報錯。第二個參數是配置對象，該對象可選。它的一個作用就是指定 Worker 的名稱，用來區分多個 Worker 線程。

// 主線程

var myWorker = new Worker('worker.js', { name : 'myWorker' });

// Worker 線程
self.name // myWorker

關於api什麼的，直接上例子大概就能明白了，首先是worker線程的js文件：

// workerThread1.js

let i = 1

function simpleCount() {
  i++
  self.postMessage(i)
  setTimeout(simpleCount, 1000)
}

simpleCount()

self.onmessage = ev => {
  postMessage(ev.data + ' 呵呵~')
}

在HTML文件中的body中：

<!--主線程，HTML文件的body標籤中-->

<div>
  Worker 輸出內容：<span id='app'></span>
  <input type='text' title='' id='msg'>
  <button onclick='sendMessage()'>發送</button>
  <button onclick='stopWorker()'>stop!</button>
</div>

<script type='text/javascript'>
  if (typeof(Worker) === 'undefined')    // 使用Worker前檢查一下瀏覽器是否支持
    document.writeln(' Sorry! No Web Worker support.. ')
  else {
    window.w = new Worker('workerThread1.js')
    window.w.onmessage = ev => {
      document.getElementById('app').innerHTML = ev.data
    }
    
    window.w.onerror = err => {
      w.terminate()
      console.log(error.filename, error.lineno, error.message) // 發生錯誤的文件名、行號、錯誤內容
    }
    
    function sendMessage() {
      const msg = document.getElementById('msg')
      window.w.postMessage(msg.value)
    }
    
    function stopWorker() {
      window.w.terminate()
    }
  }
</script>

可以自己運行一下看看效果，上面用到了一些常用的api

主線程中的api，worker表示是 Worker 的實例：

• worker.postMessage: 主線程往worker線程發消息，消息可以是任意類型數據，包括二進制數據
• worker.terminate: 主線程關閉worker線程
• worker.onmessage: 指定worker線程發消息時的回調，也可以通過worker.addEventListener('message',cb)的方式
• worker.onerror: 指定worker線程發生錯誤時的回調，也可以 worker.addEventListener('error',cb)

Worker線程中全局對象爲 self，代表子線程自身，這時 this指向self，其上有一些api：

• self.postMessage: worker線程往主線程發消息，消息可以是任意類型數據，包括二進制數據
• self.close: worker線程關閉自己
• self.onmessage: 指定主線程發worker線程消息時的回調，也可以self.addEventListener('message',cb)
• self.onerror: 指定worker線程發生錯誤時的回調，也可以 self.addEventListener('error',cb)

注意，w.postMessage(aMessage, transferList) 方法接受兩個參數，aMessage 是可以傳遞任何類型數據的，包括對象，這種通信是拷貝關係，即是傳值而不是傳址，Worker 對通信內容的修改，不會影響到主線程。事實上，瀏覽器內部的運行機制是，先將通信內容串行化，然後把串行化後的字符串發給 Worker，後者再將它還原。一個可選的 Transferable對象的數組，用於傳遞所有權。如果一個對象的所有權被轉移，在發送它的上下文中將變爲不可用（中止），並且只有在它被髮送到的worker中可用。可轉移對象是如ArrayBuffer，MessagePort或ImageBitmap的實例對象，transferList數組中不可傳入null。

更詳細的API參見 MDN - WorkerGlobalScope。

worker線程中加載腳本的api：

importScripts('script1.js')    // 加載單個腳本
importScripts('script1.js', 'script2.js')    // 加載多個腳本

3. 實戰場景

個人覺得，Web Worker我們可以當做計算器來用，需要用的時候掏出來摁一摁，不用的時候一定要收起來~

1. 加密數據 有些加解密的算法比較複雜，或者在加解密很多數據的時候，這會非常耗費計算資源，導致UI線程無響應，因此這是使用Web Worker的好時機，使用Worker線程可以讓用戶更加無縫的操作UI。
2. 預取數據 有時候爲了提升數據加載速度，可以提前使用Worker線程獲取數據，因爲Worker線程是可以是用 XMLHttpRequest 的。
3. 預渲染 在某些渲染場景下，比如渲染複雜的canvas的時候需要計算的效果比如反射、折射、光影、材料等，這些計算的邏輯可以使用Worker線程來執行，也可以使用多個Worker線程，這裏有個射線追蹤的示例。
4. 複雜數據處理場景 某些檢索、排序、過濾、分析會非常耗費時間，這時可以使用Web Worker來進行，不佔用主線程。
5. 預加載圖片 有時候一個頁面有很多圖片，或者有幾個很大的圖片的時候，如果業務限制不考慮懶加載，也可以使用Web Worker來加載圖片，可以參考一下這篇文章的探索，這裏簡單提要一下。 // 主線程 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線程 let arr = [...好多圖片路徑]; 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); }

在實戰的時候注意

• 雖然使用worker線程不會佔用主線程，但是啓動worker會比較耗費資源
• 主線程中使用XMLHttpRequest在請求過程中瀏覽器另開了一個異步http請求線程，但是交互過程中還是要消耗主線程資源

在 Webpack 項目裏面使用 Web Worker 請參照：怎麼在 ES6+Webpack 下使用 Web Worker

至於還有Shared Worker、Service Worker什麼的，我們就不看了，IE不喜歡

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網上的帖子大多深淺不一，甚至有些前後矛盾，在下的文章都是學習過程中的總結，如果發現錯誤，歡迎留言指出~

參考：

1. MDN - Web Workers 概念與用法
2. 阮一峯 - Web Worker 使用教程
3. JavaScript 工作原理之七－Web Workers 分類及 5 個使用場景
4. Web Worker在項目中的妙用
5. 怎麼在 ES6+Webpack 下使用 Web Worker