怎么使用Web Workers提升性能？

Posted 2023-03-08 IT飞牛

一、概述

Web Workers 使得一个Web应用程序可以在与主执行线程分离的后台线程中运行一个脚本操作。这样做的好处是可以在一个单独的线程中执行费时的处理任务，从而允许主（通常是UI）线程运行而不被阻塞。

它的作用就是给JS创造多线程运行环境，允许主线程创建worker线程，分配任务给后者，主线程运行的同时worker线程也在运行，相互不干扰，在worker线程运行结束后把结果返回给主线程。这样做的好处是主线程可以把计算密集型或高延迟的任务交给worker线程执行，这样主线程就会变得轻松，不会被阻塞或拖慢。这并不意味着JS语言本身支持了多线程能力，而是浏览器作为宿主环境提供了JS一个多线程运行的环境。

不过因为worker一旦新建，就会一直运行，不会被主线程的活动打断，这样有利于随时响应主线程的通性，但是也会造成资源的浪费，所以不应过度使用，用完注意关闭。或者说：如果worker无实例引用，该worker空闲后立即会被关闭；如果worker实列引用不为0，该worker空闲也不会被关闭。

二、使用场景

前端过程中，如果遇到一些大量耗时的运用场景，我们可以采用web worker，新建线程，来提升主线程的运行流畅性，提升性能。可能场景如下：

• 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。

• 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。

• 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。

• 复杂数据处理

  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。

• 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。

三、语法

Worker() 构造函数创建一个 Worker 对象，该对象执行指定的 URL 脚本。这个脚本必须遵守 同源策略 。

const myWorker = new Worker(aURL, options);

1、参数

• 如果文档不允许启动 worker，则会引发 SecurityError

• 如果脚本之一的 MIME 类型为 text/csv, image/*, video/*,或 audio/*, 则会引发 NetworkError。它应该始终是 text/javascript。

• 如果 aURL 无法解析，则引发 SyntaxError。

• aURL

  • : 是一个DOMString 表示 worker 将执行的脚本的 URL。它必须遵守同源策略。

• options

  可选

  • : 包含可在创建对象实例时设置的选项属性的对象。可用属性如下：
    • type：用以指定 worker 类型的 DOMString 值。该值可以是 classic 或 module. 如果未指定，将使用默认值 classic.
    • credentials：用以指定 worker 凭证的 DOMString 值。该值可以是* omit*, same-origin，或 include.。如果未指定，或者 type 是 classic，将使用默认值 omit (不要求凭证)。
    • *name：*在 DedicatedWorkerGlobalScope 的情况下，用来表示 worker 的 scope 的一个 DOMString 值，主要用于调试目的。

2、返回值

创建的 worker。

五、使用

1、常驻内存

index.vue代码：

<template>
    web worker
    <el-button @click="save" type="primary">保存</el-button>
</template>
<script setup lang="ts">
import  onMounted  from "vue";

const saveWorker = new Worker(
    new URL("./worker.ts", import.meta.url),
    
        type: "module",
    
);
saveWorker.onmessage = (e: any) => 
    if (e.data.error) 
        console.error("自动保存失败，请联系管理员！");
     else 
        console.log("自动保存成功！");
    
;
const save = () => 
    saveWorker.postMessage(
        frameData:  a: 1, b: 2 ,
        editorToken: "123456",
    );


onMounted(() => 
)
</script>

<style lang="scss"></style>

worker.ts代码：

import axios from "axios";

self.addEventListener("message", async (e) => 
    const frameData = e.data.frameData;
    const token = e.data.editorToken;
    let params =  frameData, token ;
    let res = await axios(
        url: "/api/get",
        method: "get",
        params: params,
    )
    if (res.data.code !== 0) 
        // worker线程发送消息
        (self as any).postMessage(
            error: true,
        );
        return;
    
    // worker线程发送消息
    (self as any).postMessage(
        error: false,
        data: res.data.data
    );
);

export  ;

2、临时使用

index.vue代码：

//index.vue
<template>
    web worker
    <el-button @click="save" type="primary">保存</el-button>
</template>
<script setup lang="ts">
import  onMounted  from "vue";

const save = () => 
    //每次使用都单独创建
    const saveWorker = new Worker(
        new URL("./worker.ts", import.meta.url),
        
            type: "module",
        
    );
    saveWorker.onmessage = (e: any) => 
        if (e.data.error) 
            console.error("自动保存失败，请联系管理员！");
         else 
            console.log("自动保存成功！");
        
    ;
    saveWorker.postMessage(
        frameData:  a: 1, b: 2 ,
        editorToken: "123456",
    );


onMounted(() => 
)
</script>

<style lang="scss"></style>

worker.ts代码：

//worker.ts
import axios from "axios";

self.addEventListener("message", async (e) => 
    //...同上

    (self as any).close();//用完就关闭
);

export  ;

六、使用限制

worker线程的使用有一些注意点

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，这是当然的了，总不能允许worker线程到别人电脑上到处读文件吧
2. 文件限制
   为了安全，worker线程无法读取本地文件，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 document、window等对象，但是可以获取navigator、location(只读)、XMLHttpRequest、setTimeout族等浏览器API。
4. 通信限制
   worker线程与主线程不在同一个上下文，不能直接通信，需要通过postMessage方法来通信。
5. 脚本限制
   worker线程不能执行alert、confirm，但可以使用 XMLHttpRequest 对象发出ajax请求。

MDN官网对Worker的说明