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HTML5之多线程(Web Worker)

来源:脚本之家  责任编辑:小易  

提到 HTML5 总是让人津津乐道,太多的特性和有趣的 API 让人耳目一新。但是很多童鞋还停留在语义化的阶段,忽视了 HTML5 的强劲之处。

这节我们来探讨一下多线程 Web-Worker。

一、明确 JavaScript 是单线程

JavaScript 语言的一大特点就是单线程,也就是说,同一个时间只能做一件事。

听起来有些匪夷所思,为什么不设计成多线程提高效率呢?我们可以假设一种场景:

假定 JavaScript 同时有两个线程,一个线程在某个 DOM 节点上添加内容,另一个线程删除了这个节点,这时浏览器应该以哪个线程为准?

作为浏览器脚本语言, JavaScript 的主要用途是与用户互动,以及操作 DOM

这决定了它只能是单线程,否则会带来很复杂的同步问题。为了避免复杂性,从一诞生, JavaScript 就是单线程,这已经成了这门语言的核心特征,估计短期内很难改变。

二、新曙光:Web Worker

单线程始终是一个痛点,为了利用多核 CPU 的计算能力, HTML5 提出 Web Worker 标准,允许 JavaScript 脚本创建多个线程。但是子线程完全受主线程控制,且不得操作 DOM

所以,这个新标准并没有改变 JavaScript 单线程的本质。

Web Workers 是现代浏览器提供的一个 JavaScript 多线程解决方案,我们可以找到很多使用场景:

1.我们可以用 Web Worker 做一些大计算量的操作;

2.可以实现轮询,改变某些状态;

3.页头消息状态更新,比如页头的消息个数通知;

4.高频用户交互,拼写检查,譬如:根据用户的输入习惯、历史记录以及缓存等信息来协助用户完成输入的纠错、校正功能等

5.加密:加密有时候会非常地耗时,特别是如果当你需要经常加密很多数据的时候(比如,发往服务器前加密数据)。

6.预取数据:为了优化网站或者网络应用及提升数据加载时间,你可以使用 Workers

来提前加载部分数据以备不时之需。

加密是一个使用 Web Worker 的绝佳场景,因为它并不需要访问 DOM 或者利用其它魔法,它只是纯粹使用算法进行计算而已。随着大众对个人敏感数据的日益重视,信息安全和加密也成为重中之重。这可以从近期的 12306 用户数据泄露事件中体现出来。

一旦在 Worker 进行计算,它对于用户来说是无缝地且不会影响到用户体验。

三、兼容性

四、基本概念

1.首先记得去判断是否支持

if (window.Worker) {
  ...
}

2.创建一个新的 worker 很简单

const myWorker = new Worker('worker.js');

postMessage() 方法和 onmessage 事件处理函数是 Workers 的黑魔法。

3. postMessage 用来发送消息,而 onmessage 用来监听消息

const worker = new Worker('src/worker.js');
worker.onmessage = e => {
  console.log(e.data);
};
worker.postMessage('你好吗!');

在主线程中使用时, onmessagepostMessage() 必须挂在 worker 对象上,而在 worker 中使用时不用这样做。原因是,在 worker 内部, worker 是有效的全局作用域。

4.异常处理:

worker.onerror = function(error) {
  console.log(error.message);
  throw error;
};

5.终止 worker

worker.terminate();

worker 线程会被立即杀死,不会有任何机会让它完成自己的操作或清理工作。

6.在 worker 线程中, workers 也可以调用自己的 close 方法进行关闭:

close();

五、快速开始

为了快速掌握,我们来做一个小例子:项目结构如下

├── index.html
└── src
    ├── main.js
    └── worker.js

Html

<html>
<head>
  <title>Web Work Demo</title>
  <meta charset="UTF-8" />
</head>
<body>
  <div id="app"> Hello Jartto! </div>
  <script src="src/main.js"></script>
</body>
</html>

main.js

const worker = new Worker('src/worker.js');
worker.onmessage = e => {
  const message = e.data;
  console.log(`[From Worker]: ${message}`);
  document.getElementById('app').innerHTML = message;
};
worker.postMessage('写的真好!');

Work.js

onmessage = e => {
  const message = e.data;
  console.log(`[From Main]: ${message}`);
  if(message.indexOf('好') > -1) {
    postMessage('谢谢支持');
  }
};

代码很简单,主线程发送:「写的真好!」

web worker 收到消息,发现内容中含有「好」字,回传给主线程:「谢谢支持」

六、局限性

1.在 worker 内,不能直接操作 DOM 节点,也不能使用 window 对象的默认方法和属性。然而我们可以使用大量 window 对象之下的东西,包括 WebSocketsIndexedDB 以及 FireFox OS 专用的 Data Store API 等数据存储机制。

这里举个例子,我们修改 main.js

const worker = new Worker('src/worker.js');
worker.onmessage = e => {
  const message = e.data;
  console.log(`[From Worker]: ${message}`);
  document.getElementById('app').innerHTML = message;
};
+ worker.onerror = function(error) {
+   console.log(error);
+   worker.terminate();
+ };
worker.postMessage('写的真好!');

再来修改 work.js

+ alert('jartto');
onmessage = e => {
  const message = e.data;
  console.log(`[From Main]: ${message}`);
  if(message.indexOf('好') > -1) {
    postMessage('谢谢支持');
  }
};

这时候运行就会报出:

这是因为: worker.js 执行的上下文,与主页面 HTML 执行时的上下文并不相同,最顶层的对象并不是 Windowwoker.js 执行的全局上下文,而是 WorkerGlobalScope ,我们具体说明。

2. workers 和主线程间的数据传递通过这样的消息机制进行:双方都使用 postMessage() 方法发送各自的消息,使用 onmessage 事件处理函数来响应消息(消息被包含在 Message 事件的 data 属性中)。

这个过程中数据并不是被共享而是被复制。

3.同源限制

分配给 Worker 线程运行的脚本文件,必须与主线程的脚本文件同源。

4.文件限制

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,必须来自服务器。

5.不允许本地文件

Uncaught SecurityError: Failed to create a worker:
script at '(path)/worker.js'
cannot be accessed from origin 'null'.

Chrome doesn’t let you load web workers when running scripts from a local file.

那如何解决呢?我们可以启动一个本地服务器,建议使用 http-server ,简单易用。

6.内容安全策略

有别于创建它的 document 对象, worker 有它自己的执行上下文。因此普遍来说, worker 并不受限于创建它的 document (或者父级 worker )的内容安全策略。

我们来举个例子,假设一个 document 有如下头部声明:

Content-Security-Policy: script-src 'self'

这个声明有一部分作用在于,禁止它内部包含的脚本代码使用 eval() 方法。然而,如果脚本代码创建了一个 worker ,在 worker 上下文中执行的代码却是可以使用 eval() 的。

为了给 worker 指定 CSP,必须为发送 worker 代码的请求本身加上一个 CSP。

有一个例外情况,即 worker 脚本的源如果是一个全局性的唯一的标识符(例如,它的 URL 指定了数据模式或者 blob ), worker 则会继承创建它的 document 或者 workerCSP

七、扩展:WorkerGlobalScope

关于 ,我们可以在 MDN 上面找到文档:

1. self

我们可以使用 WorkerGlobalScopeself 属性来获取这个对象本身的引用。

2. location

location 属性返回当线程被创建出来的时候与之关联的 WorkerLocation 对象,它表示用于初始化这个工作线程的脚步资源的绝对 URL ,即使页面被多次重定向后,这个 URL 资源位置也不会改变。

3. close

关闭当前线程,与 terminate 作用类似。

4. caches

当前上下文得 CacheStorage ,确保离线可用,同时可以自定义请求的响应。

5. console

支持 console 语法。

6. importScripts
我们可以通过 importScripts() 方法通过 urlworker 中加载库函数。

7. XMLHttpRequest
有了它,才能发出 Ajax 请求。

8.可以使用:

  • setTimeout/setInterval
  • addEventListener/postMessage

还有很多 API 可以使用,这里就不一一举例了。

八、异常处理

worker 出现运行中错误时,它的 onerror 事件处理函数会被调用。它会收到一个扩展了 ErrorEvent 接口的名为 error 的事件。该事件不会冒泡并且可以被取消。

为了防止触发默认动作,worker 可以调用错误事件的 preventDefault() 方法。

错误事件我们常用如下这三个关键信息:

  • Message:可读性良好的错误消息;
  • Filename:发生错误的脚本文件名;
  • Lineno:发生错误时所在脚本文件的行号;
worker.onerror = function(error) {
  console.log(error.message);
  throw error;
};

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持脚本之家。


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