Web Worker 使用教程

08-17

Web Worker 使用教程

一、概述

JavaScript 語言採用的是單線程模型，也就是說，所有任務只能在一個線程上完成，一次只能做一件事。前面的任務沒做完，後面的任務只能等著。隨著電腦計算能力的增強，尤其是多核 CPU 的出現，單線程帶來很大的不便，無法充分發揮計算機的計算能力。

Web Worker 的作用，就是為 JavaScript 創造多線程環境，允許主線程創建 Worker 線程，將一些任務分配給後者運行。在主線程運行的同時，Worker 線程在後台運行，兩者互不干擾。等到 Worker 線程完成計算任務，再把結果返回給主線程。這樣的好處是，一些計算密集型或高延遲的任務，被 Worker 線程負擔了，主線程（通常負責 UI 交互）就會很流暢，不會被阻塞或拖慢。

Worker 線程一旦新建成功，就會始終運行，不會被主線程上的活動（比如用戶點擊按鈕、提交表單）打斷。這樣有利於隨時響應主線程的通信。但是，這也造成了 Worker 比較耗費資源，不應該過度使用，而且一旦使用完畢，就應該關閉。

Web Worker 有以下幾個使用注意點。

（1）同源限制

分配給 Worker 線程運行的腳本文件，必須與主線程的腳本文件同源。

（2）DOM 限制

Worker 線程所在的全局對象，與主線程不一樣，無法讀取主線程所在網頁的 DOM 對象，也無法使用document、window、parent這些對象。但是，Worker 線程可以navigator對象和location對象。

（3）通信聯繫

Worker 線程和主線程不在同一個上下文環境，它們不能直接通信，必須通過消息完成。

（4）腳本限制

Worker 線程不能執行alert()方法和confirm()方法，但可以使用 XMLHttpRequest 對象發出 AJAX 請求。

（5）文件限制

Worker 線程無法讀取本地文件，即不能打開本機的文件系統（file://），它所載入的腳本，必須來自網路。

二、基本用法

2.1 主線程

主線程採用new命令，調用Worker()構造函數，新建一個 Worker 線程。

var worker = new Worker(work.js);

Worker()構造函數的參數是一個腳本文件，該文件就是 Worker 線程所要執行的任務。由於 Worker 不能讀取本地文件，所以這個腳本必須來自網路。如果下載沒有成功（比如404錯誤），Worker 就會默默地失敗。

然後，主線程調用worker.postMessage()方法，向 Worker 發消息。

worker.postMessage(Hello World);worker.postMessage({method: echo, args: [Work]});

worker.postMessage()方法的參數，就是主線程傳給 Worker 的數據。它可以是各種數據類型，包括二進位數據。

接著，主線程通過worker.onmessage指定監聽函數，接收子線程發回來的消息。

worker.onmessage = function (event) { console.log(Received message + event.data); doSomething();} function doSomething() { // 執行任務 worker.postMessage(Work done!);}

上面代碼中，事件對象的data屬性可以獲取 Worker 發來的數據。

Worker 完成任務以後，主線程就可以把它關掉。

worker.terminate();

2.2 Worker 線程

Worker 線程內部需要有一個監聽函數，監聽message事件。

self.addEventListener(message, function (e) { self.postMessage(You said: + e.data);}, false);

上面代碼中，self代表子線程自身，即子線程的全局對象。因此，等同於下面兩種寫法。

// 寫法一this.addEventListener(message, function (e) { this.postMessage(You said: + e.data);}, false); // 寫法二addEventListener(message, function (e) { postMessage(You said: + e.data);}, false);

除了使用self.addEventListener()指定監聽函數，也可以使用self.onmessage指定。監聽函數的參數是一個事件對象，它的data屬性包含主線程發來的數據。self.postMessage()方法用來向主線程發送消息。

根據主線程發來的數據，Worker 線程可以調用不同的方法，下面是一個例子。

self.addEventListener(message, function (e) { var data = e.data; switch (data.cmd) { case start: self.postMessage(WORKER STARTED: + data.msg); break; case stop: self.postMessage(WORKER STOPPED: + data.msg); self.close(); // Terminates the worker. break; default: self.postMessage(Unknown command: + data.msg); };}, false);

上面代碼中，self.close()用於在 Worker 內部關閉自身。

2.3 Worker 載入腳本

Worker 內部如果要載入其他腳本，有一個專門的方法importScripts()。

importScripts(script1.js);

該方法可以同時載入多個腳本。

importScripts(script1.js, script2.js);

2.4 錯誤處理

主線程可以監聽 Worker 是否發生錯誤。如果發生錯誤，Worker 會觸發主線程的error事件。

worker.onerror(function (event) { console.log([ ERROR: Line , e.lineno, in , e.filename, : , e.message ].join());}); // 或者worker.addEventListener(error, function (event) { // ...});

2.5 關閉 Worker

使用完畢，為了節省系統資源，必須關閉 Worker。

// 主線程worker.terminate(); // Worker 線程self.close();

三、數據通信

前面說過，主線程與 Worker 之間的通信內容，可以是文本，也可以是對象。需要注意的是，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，先將通信內容串列化，然後把串列化後的字元串發給 Worker，後者再將它還原。

主線程與 Worker 之間也可以交換二進位數據，比如 File、Blob、ArrayBuffer 等類型，也可以在線程之間發送。下面是一個例子。

// 主線程var uInt8Array = new Uint8Array(new ArrayBuffer(10));for (var i = 0; i < uInt8Array.length; ++i) { uInt8Array[i] = i * 2; // [0, 2, 4, 6, 8,...]}worker.postMessage(uInt8Array); // Worker 線程self.onmessage = function (e) { var uInt8Array = e.data; postMessage(Inside worker.js: uInt8Array.toString() = + uInt8Array.toString()); postMessage(Inside worker.js: uInt8Array.byteLength = + uInt8Array.byteLength);};

但是，拷貝方式發送二進位數據，會造成性能問題。比如，主線程向 Worker 發送一個 500MB 文件，默認情況下瀏覽器會生成一個原文件的拷貝。為了解決這個問題，JavaScript 允許主線程把二進位數據直接轉移給子線程，但是一旦轉移，主線程就無法再使用這些二進位數據了，這是為了防止出現多個線程同時修改數據的麻煩局面。這種轉移數據的方法，叫做Transferable Objects。這使得主線程可以快速把數據交給 Worker，對於影像處理、聲音處理、3D 運算等就非常方便了，不會產生性能負擔。

如果要直接轉移數據的控制權，就要使用下面的寫法。

// Transferable Objects 格式worker.postMessage(arrayBuffer, [arrayBuffer]); // 例子var ab = new ArrayBuffer(1);worker.postMessage(ab, [ab]);

四、同頁面的 Web Worker

通常情況下，Worker 載入的是一個單獨的 JavaScript 腳本文件，但是也可以載入與主線程在同一個網頁的代碼。

<!DOCTYPE html> <body> <script id="worker" type="app/worker"> addEventListener(message, function () { postMessage(some message); }, false); </script> </body></html>

上面是一段嵌入網頁的腳本，注意必須指定

然後，讀取這一段嵌入頁面的腳本，用 Worker 來處理。

var blob = new Blob([document.querySelector(#worker).textContent]);var url = window.URL.createObjectURL(blob);var worker = new Worker(url); worker.onmessage = function (e) { // e.data === some message};

上面代碼中，先將嵌入網頁的腳本代碼，轉成一個二進位對象，然後為這個二進位對象生成 URL，再讓 Worker 載入這個 URL。這樣就做到了，主線程和 Worker 的代碼都在同一個網頁上面。

五、實例：Worker 線程完成輪詢

有時，瀏覽器需要輪詢伺服器狀態，以便第一時間得知狀態改變。這個工作可以放在 Worker 裡面。

上面代碼中，Worker 每秒鐘輪詢一次數據，然後跟緩存做比較。如果不一致，就說明服務端有了新的變化，因此就要通知主線程。

六、實例： Worker 新建 Worker

Worker 線程內部還能再新建 Worker 線程。下面的例子是將一個計算密集的任務，分配到10個 Worker。

主線程代碼如下。

var worker = new Worker(worker.js);worker.onmessage = function (event) { document.getElementById(result).textContent = event.data;};

Worker 線程代碼如下。

// worker.js // settingsvar num_workers = 10;var items_per_worker = 1000000; // start the workersvar result = 0;var pending_workers = num_workers;for (var i = 0; i < num_workers; i += 1) { var worker = new Worker(core.js); worker.postMessage(i * items_per_worker); worker.postMessage((i + 1) * items_per_worker); worker.onmessage = storeResult;} // handle the resultsfunction storeResult(event) { result += event.data; pending_workers -= 1; if (pending_workers <= 0) postMessage(result); // finished!}

上面代碼中，Worker 線程內部新建了10個 Worker 線程，並且依次向這10個 Worker 發送消息，告知了計算的起點和終點。計算任務腳本的代碼如下。

// core.jsvar start;onmessage = getStart;function getStart(event) { start = event.data; onmessage = getEnd;} var end;function getEnd(event) { end = event.data; onmessage = null; work();} function work() { var result = 0; for (var i = start; i < end; i += 1) { // perform some complex calculation here result += 1; } postMessage(result); close();}

七、API

7.1 主線程

瀏覽器原生提供Worker()構造函數，用來供主線程生成 Worker 線程。

var myWorker = new Worker(jsUrl, options);

Worker()構造函數，可以接受兩個參數。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，且只能載入 JS 腳本，否則會報錯。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。

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