JS多线程WebWorker

时间：2022-03-17 19:50:56

JS多线程WebWorker

一,介绍与需求

1.1,介绍

Web Worker可以为JavaScript创建多线程，且Web Worker 是运行在后台的 JavaScript，独立于其他脚本，不会影响页面的性能。主线程在运行的时候，worker也在后台运行，两者互不干扰，当worker线程完成任务后就可以将结果返回给主线。

当我们创建一个新的worker时，该代码会运行在一个全新的javascript的环境中（WorkerGlobalScope）运行,是完全和创建worker的脚本隔离，这时我们可以吧创建新worker的脚本叫做主线程，而被创建的新的worker叫做子线程。
WorkerGlobalScope是worker的全局对象，所以它包含所有核心javascript全局对象拥有的属性如JSON等，window的一些属性，也拥有类似于XMLHttpRequest()等。

目前基本所有主流浏览器均支持 Web Worker，除了 Internet Explorer。

1.2,需求

JavaScript是单线程模型，即所有任务都在一个线程上完成，前面一个任务如果没有执行完成，后面的任务就只能等待。如果在遇到耗时的计算时，程序就会阻塞在这里，这对用户来说时不可接受的。因此我们如果在遇到耗时或者大量计算的时候就可以使用Web Worker,以免影响用户的使用体验。

二,WebWorker的使用

2.1,WebWorker的限制

WebWorker是浏览器为我们提供的一个可以在浏览器后台开启一个新的线程的API，使得运行在浏览器中的 js 有了多线程的能力。但是这并不意味这js本身就支持多线程，因为这种新线程有很多限制：

  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的。

  2. 文件限制
    为了安全，worker线程无法读取本地文件即不能打开本机的文件系统（file://），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、parent等对象，但是可以获取navigator、location(只读)、XMLHttpRequest、setTimeout等浏览器API。

  4. 通信限制
    Worker 线程和主线程不在同一个上下文环境，它们不能直接通信，必须通过postMessage消息完成。

  5. 脚本限制
    Worker 线程不能执行alert()方法和confirm()方法，但可以使用 XMLHttpRequest 对象发出 AJAX 请求。

2.2,例子

有一种连续转换的方式可以直接将一个普通函数变成WebWorker对象,如下图所示：

JS多线程WebWorker

不用加载JS文件,直接使用方法,如下：

  // 子进程方法

         function runWork() {

             onmessage = ({ data: { processId, message } }) => {

                 console.log('收到主线程消息：' + message);

                 postMessage({ processId, result: message * 2 });

             };

         }

         const makeWorker = (func) => {

             let pendingProcesss = {};

             if (!window.Worker) {//浏览器不支持worker子线程的情况

                 alert('浏览器不支持worker子线程');

                 return;

             }

             //创建新的Worker

             const worker = new Worker(

                 URL.createObjectURL(new Blob([`(${func.toString()})()`]))

             );

             //接收消息

             worker.onmessage = ({ data: { result, processId } }) => {

                 // 调用resolve，改变Promise状态

                 pendingProcesss[processId](result);

                 // 删掉，防止进程id冲突

                 delete pendingProcesss[processId];

                 // 关闭worker线程

                 worker.terminate();

             }

             //异常处理

             worker.onerror = function (err) { }

             return (...message) => new Promise(resolve => {

                 const processId = String(Math.random())//new Date().getTime()
                 pendingProcesss[processId] = resolve;

                 //传递参数

                 worker.postMessage({ processId, message });

             })

         }

         const testWorker = makeWorker(runWork);

         console.log('主线程正常运行：1')

         testWorker(260).then((num) => {

             console.log(`收到子线程的消息：${num}`)

         })

         console.log('主线程正常运行：2')

运行效果如下图所示:

JS多线程WebWorker

2.3,使用场景

worker+ajax配合使用：
使用情景：

1、当项目中有多个后台接口数据较大时，可以开启一个线程。

2、当需要点击某按钮后连接后台获取大量数据或开启websocket时，可以开启一个线程。

3、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。

4、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。

5、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。

6、复杂数据处理场景
     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。

7、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。

注意事项:

  • 虽然使用worker线程不会占用主线程，但是启动worker会比较耗费资源

  • 主线程中使用XMLHttpRequest在请求过程中浏览器另开了一个异步http请求线程，但是交互过程中还是要消耗主线程资源

2.4,共享线程（SharedWorker）

共享线程是为了避免线程的重复创建和销毁过程，降低了系统性能的消耗，共享线程SharedWorker可以同时有多个页面的线程链接。

使用SharedWorker创建共享线程，也需要提供一个javascript脚本文件的URL地址或Blob,该脚本文件中包含了我们在线程中需要执行的代码

     const makeWorker = () => {

             var sharedWorker = new SharedWorker('./sharedworker.js')

             sharedWorker.port.start()

             sharedWorker.port.postMessage('你好，我是主线程！');

             sharedWorker.port.onmessage = (e) => {

                 console.log('子线程发回的参数：' + e.data);

             };

         }

         makeWorker();

子线程 sharedworker.js：

 onconnect = (e) => {

     let port = e.ports[0];

     port.onmessage=(e) => {

         console.log(e.data); // 特别注意，共享线程的console.log是看不到的

         port.postMessage('你好，我是SharedWorker！');

     };

     port.start();

 }

效果如下:

JS多线程WebWorker

使用场景:SharedWorker可实现多个标签页之间通信

 let data = ''

 onconnect = (e) => {

     let port = e.ports[0];

     port.onmessage=(e) => {

         // console.log(e.data); // 特别注意，共享线程的console.log是看不到的

         // port.postMessage('你好，我是SharedWorker11！' + e.data);

         if (e.data === 'get') {

             port.postMessage('你好，我是SharedWorker11！' + data)

         } else {

             data = e.data

         }

     };

     port.start();

 }

使用sharedWorker.port.postMessage('get');可以获取前一个方法设置的数据,实现多标签页之间的通信

实现浏览器中多个标签页之间的通信的方法有三种：使用websocket协议、通过localstorage、以及SharedWorker等等。

 注意:虽然此文章里面把它叫WebWorker，但是它的真正名字就叫Worker

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