HTML5多线程JavaScript解决方案Web Worker——专用Worker和共享Worker

Posted 2022-12-07 刻刻帝丶

tip：有问题或者需要大厂内推的+我脉脉哦：丛培森 ٩( ‘ω’ )و

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不得不说，html5确实提供了大量强大的功能特性
甚至颠覆了我们之前理解的javascript单线程
它提供了JavaScript多线程的解决方案
这个新特性叫做Web Worker
（在此之前没有多线程，setTimeout等本质仍然是单线程）
虽然是多线程编程
不过我们不用担心传统的多线程语言C++、Java等等遇到的多线程问题
下面我们就来看看什么是Web Worker
#专用Worker
专用Worker（Dedicated Worker）是最常用的Web Worker
而且各个浏览器实现的还不错

##声明
什么时候我们需要多线程呢
比如说我们需要复杂的计算、

//demo.js
function calculate()
  var ret = 0;
  for(var i = 1; i <= 1e9; i++)
    ret += i;
  
  return ret;

var result;
var start;
var end;
start = +new Date();
result = calculate();
end = +new Date();
console.log(result); //500000000067109000
console.log(end - start); //977

我们计算了从1加到10亿的值
让页面的渲染停了将近1秒钟
对于用户的体验来说是相当不友好的
虽然开发中不会有这么丧心病狂的计算
但是可能会遇到密集而又复杂的任务
这时我们也许会希望开辟一个独立的新线程来完成
而我们只需要关注结果值

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HTML5允许我们使用Worker线程
它的工作内容需要写在一个独立的js文件中
让我们的多个程序块并发运行

var worker = new Worker('scripts/worker.js');

通过这种方式来实例化一个worker
参数是js文件的路径（HTML主文件和Worker文件需要满足同源策略）
当程序运行到这里时
这个文件就会被加载到一个Worker中
浏览器就会启动一个独立线程运行该js文件

##交互
我们的主线程和工作线程是基于事件的机制来进行交互的
换句话说，
它们都需要订阅事件来互相通信（onmessage事件）

//主线程
worker.addEventListener('message', function(e)
	//e.data为从worker线程得到的数据
);
worker.possMessage(...);//向worker线程发送数据

//工作线程
addEventListener('message', function(e)
	//e.data为从主线程得到的数据
);
possMessage(...);//向主线程发送数据

它们的数据绑定和数据发送时类似的
只不过在worker文件中不需要用对象调用API
这样我们刚才的复杂计算就可以让worker来做

//worker.js
function calculate()
  var ret = 0;
  for(var i = 1; i <= 1e9; i++)
    ret += i;
  
  return ret;

postMessage(calculate());

//demo.js
var worker = new Worker('scripts/worker.js');
worker.addEventListener('message', function(e)
  console.log(e.data); //500000000067109000
, false);

在HTML5的Web Worker规范中
worker中还可以实例化它自己的worker（感觉没什么必要啊）
称为subworker（线程嵌套线程）
不过我测试了一下，chrome暂时还不支持subworker
但是据说Firefox支持
##终止
既然我们可以创建worker
那么我们也应该可以终止worker让它停止工作
在主线程和工作线程中都可以终止
只需要在worker对象或worker的作用域中调用API
一个是我们让它结束工作
一个是它自己罢工

//主线程
worker.terminate();

//工作线程
close();

不过我想我们一般情况下
都会以worker对象上调用terminate方法的来终止它
这样会比较安全
##环境
最开始的时候我就说了
我们不必担心传统的多线程语言遇到的多线程问题
比如说为了防止它们抢占资源而引入的…
无比复杂的锁机制
为什么呢？
因为在worker内部
我们根本就不能访问主程序的任何资源
它就是一个完全独立的线程
Web Worker有如下限制：

• 同源策略限制
• 不能访问页面DOM和其他资源
• 浏览器实现程度不同

不过我们可以在worker内部做这些事情：

• 可以执行网络操作（Ajax、Web Sockets）
• 可以使用定时器（set/clearTimeout()、set/clearInterval()）
• 访问某些重要全局变量及功能的复本（navigator、location、JSON、applicationCache）
• 可以使用importScrips()加载额外js脚本

importScripts('foo.js','bar.js');
importScripts('foobar.js');

好奇的话，可以在worker内console.log(this);
查看它的作用域内都有什么
##应用
关于它的应用
我们会利用Web Worker做这些事情

• 复杂数学计算
• 复杂数据排序
• 数据处理（压缩、图像处理…）
• 高流量网络通信

#共享Worker
除了专用线程外还有一个共享线程Shared Worker
可以了解一下
刚刚我查了一下
到目前为止，只有谷歌、火狐还有欧朋实现了这个技术

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如果我们的网站或者App可以同时加载多个tab（标签页）
那么如果使用普通的worker我们可能会重复创造多个线程
这必然会占用系统资源
这时如果我们可以让App或整站的页面实例都能够共享一个worker
那就很棒了~
共享线程和专用线程使用方式差不多，稍微复杂一点点而已

var worker = new SharedWorker('scripts/worker.js');

由于共享线程需要与多个程序实例或页面链接
所以它需要通过某种方式来了解消息的来源
这个方式就是利用一个唯一标识符port（端口）
这样我们刚才的例子就需要写成这个样子

//demo.js
var worker = new SharedWorker('scripts/worker.js');
worker.port.addEventListener('message', function(e)
  console.log(e.data); //500000000067109000
, false);
worker.port.start();

在主线程中
端口连接必须初始化
使用API worker.port.start();

//worker.js
function calculate()
  var ret = 0;
  for(var i = 1; i <= 1e9; i++)
    ret += i;
  
  return ret;

addEventListener('connect', function(e)
  var port = e.ports[0];
  port.start();
  port.postMessage(calculate());
);

在共享worker内部同样需要初始化端口连接port.start();
除此之外，我们还需要处理额外事件onconnect
这个事件为我们的特定连接提供了端口对象
而var port = e.ports[0];用于获取连接分配的端口

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我们的onmessage事件就可以写在onconnect事件处理函数内部

addEventListener('connect', function(e)
  var port = e.ports[0];
  port.addEventListener('message', function(e)
	...
	port.postMessage(...);
	...
  );
  port.start();
);

除此之外，其他的功能共享Worker和专用Worker都是一样的

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