Web Workers RPC

Posted 2023-03-13 奋飛

CSDN话题挑战赛第2期
参赛话题：前端技术分享

说在前面

对于需要花费大量时间才能处理的任务，javascript 引擎通常会有两种现象：

1. 执行当前任务花费大量的时间，使得无法执行任何其他操作，导致浏览卡顿
2. 如果此时回调队列被阻塞的任务过多时，大多数浏览器都会抛出一个提示信息，征求是否要关闭网页
   
   那么，我们如何在不阻塞UI并使浏览器正常响应的情况下执行繁重的代码呢？

引言

javascript 是单线程编程语言，这使得我们开发过程中不必关注因多线程导致的复杂场景（如，死锁）。

单线程意味着某一时刻只能做一件事情！ javascript 引擎，以最常见的 v8 举例，内置了 事件循环 Event Loop + 回调队列 Callback Queue 机制，以及通过宏任务 macrotask + 微任务 microtask 来分配执行优先级，来确保高效运行。

因此，解决上述问题，通常有两种方案：

1. 异步回调（asynchronous callbacks）：依赖第三方服务
2. 开启多线程（web worker）：本文重点，浏览器提供了相应 web api

关于「JavaScript的工作原理」「Event loop及macrotask & microtask」相关内容，可阅读下述文章：

• JavaScript的工作原理：引擎，运行时和调用堆栈的概述
• Event loop及macrotask & microtask

Web Workers

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。

web workers 浏览器整体兼容性很好，为我们大面积使用奠定了基础~~~

在一个 worker 中最主要的是不能直接影响父页面，包括操作父页面的节点以及使用页面中的对象。只能间接地实现，通过 DedicatedWorkerGlobalScope.postMessage 回传消息给主脚本，然后从主脚本那里执行操作或变化。

worker 的优势明显，但在通信上的处理极其繁琐，导致大家使用的频次并不高。

Comlink 解决了通信的问题，其借助 Proxy 可以忽略所有繁琐的通信细节（无需考虑事件订阅所带来的复杂性），极大降低了 Worker 的维护成本。-- RPC方式

RPC 全称是 Remote Procedure Call，即远程过程调用。目的是：让我们调用远程方法像调用本地方法一样，无需了解底层网络技术的协议等。

案例

地址：https://github.com/381510688/practice/tree/master/web-api-test

传统写法

// index.js
const worker = new Worker('worker.js')
comput.addEventListener('click', function () 
  worker.postMessage(
    num1: num1.value,
    num2: num2.value
  )
)
worker.onmessage = function (msgEvent) 
  res.innerhtml = msgEvent.data


// worker.js
onmessage = function (msgEvent) 
  let num1, num2 = msgEvent.data
  postMessage(Number(num1) + Number(num2))

尝试保留 add 方法

// index.js
const worker = new Worker('worker.js')
comput.addEventListener('click', function () 
  worker.postMessage('ok')
)
worker.onmessage = function (msgEvent) 
  res.innerHTML = msgEvent.data.add(num1.value, num2.value)


// worker.js
function add (num1, num2) 
  return Number(num1) + Number(num2)

onmessage = function (msgEvent) 
  postMessage(add: add)

UncaughtDOMException: Failed to execute 'postMessage' on 'DedicatedWorkerGlobalScope': function add (num1, num2)

Worker.postMessage()

Worker 接口的 postMessage()方法向worker的内部作用域发送一个消息。接受单个参数（要发送给worker的数据）。数据可以是由结构化克隆算法处理的任何值或JavaScript对象，其包括循环引用。

结构化克隆所不能做到的：

• Error 以及 Function 对象是不能被结构化克隆算法复制的；如果你尝试这样子去做，这会导致抛出 DATA_CLONE_ERR 的异常。
• 企图去克隆 DOM 节点同样会抛出 DATA_CLONE_ERR 异常。
• 对象的某些特定参数也不会被保留
  • RegExp 对象的 lastIndex 字段不会被保留
  • 属性描述符，setters 以及 getters（以及其他类似元数据的功能）同样不会被复制。例如，如果一个对象用属性描述符标记为 read-only，它将会被复制为 read-write，因为这是默认的情况下。
  • 原形链上的属性也不会被追踪以及复制。

comlink 示例

// index.js
const worker = new Worker("worker.js");
const cw = Comlink.wrap(worker);
comput.addEventListener('click', async function () 
  let result = await cw(num1.value, num2.value)
  res.innerHTML = result
)

// worker.js
importScripts("https://unpkg.com/comlink/dist/umd/comlink.js");
function add (num1, num2) 
  return Number(num1) + Number(num2)

Comlink.expose(add);

本质上依然是 MessagePort 消息通讯，不过封装了我们所头疼的“操作判断”，并以一种更优雅的方式（Proxy + Promise）来处理。


Comlink 采用的 RPC 代理方式，并不是传递上下文环境（因为这是非常危险的，而且函数传递时会导致 Uncaught (in promise) DOMException: Failed to execute 'postMessage' on 'Worker': xxx could not be cloned. 报错）。

RPC：Remote Procedure Call，远程过程调用，指调用不同于当前上下文环境的方法，通常可以是不同的线程、域、网络主机，通过提供的接口进行调用。

index.html

import * as Comlink from "https://unpkg.com/comlink/dist/esm/comlink.mjs"

const worker = new Worker("worker.js")
const cw = Comlink.wrap(worker)
const cpt = await new cw()
comput.addEventListener('click', async function () 
  let result = await cpt.add(num1.value, num2.value)
  dom.innerHTML = result
)

worker.js

importScripts("https://unpkg.com/comlink/dist/umd/comlink.js")
class Comput 
  constructor () 
  add (num1, num2) 
    return Number(num1) + Number(num2);
  
  sub (num1, num2) 
    return Number(num1) - Number(num2);
  

Comlink.expose(Comput)

importScripts() 将一个或多个脚本同步导入到工作者的作用域中。隶属于：WorkerGlobalScope 接口。

注意：new Worker('worker.js') scriptURL will be fetched and executed in the background, creating a new global environment for which worker represents the communication channel. – https://html.spec.whatwg.org/multipage/workers.html#dom-worker-dev

总结

Comlink（RPC方式）使我们可以更多的关注业务内容，忽略调用（网络）细则。

客户端应用程序调用本地存根（stub），而不是调用实际代码；服务端应用程序接受参数，通过服务器存根（stub）检索实际代码进行运行。

链接

• JS性能基准：https://github.com/zxch3n/js-performance
• 本机测试：https://zxch3n.github.io/js-performance/