Web Worker 使用教程（web前端）

一、概述

JavaScript 语言采用的是单线程模型，也就是说，所有任务只能在一个线程上完成，一次只能做一件事。前面的任务没做完，后面的任务只能等着。随着电脑计算能力的增强，尤其是多核 CPU 的出现，单线程带来很大的不便，无法充分发挥计算机的计算能力。

Web worker 的作用，就是为 JavaScript 创造多线程环境，允许主线程创建 Worker 线程，将一些任务分配给后者运行。在主线程运行的同时，Worker 线程在后台运行，两者互不干扰。等到 Worker 线程完成计算任务，再把结果返回给主线程。这样的好处是，一些计算密集型或高延迟的任务，被 Worker 线程负担了，主线程（通常负责 UI 交互）就会很流畅，不会被阻塞或拖慢。

Worker 线程一旦新建成功，就会始终运行，不会被主线程上的活动（比如用户点击按钮、提交表单）打断。这样有利于随时响应主线程的通信。但是，这也造成了 Worker 比较耗费资源，不应该过度使用，而且一旦使用完毕，就应该关闭。

Web Worker 有以下几个使用注意点。

（1）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。

（2）DOM 限制

Worker 线程所在的全局对象，与主线程不一样，无法读取主线程所在网页的 DOM 对象，也无法使用 document 、 window 、 parent 这些对象。但是，Worker 线程可以 navigator 对象和 location 对象。

（3）通信联系

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，必须通过消息完成。

（4）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。

（5）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，必须来自网络。

二、基本用法

2.1 主线程

主线程采用 new 命令，调用 Worker() 构造函数，新建一个 Worker 线程。

var worker = new Worker('work.js');

Worker() 构造函数的参数是一个脚本文件，该文件就是 Worker 线程所要执行的任务。由于 Worker 不能读取本地文件，所以这个脚本必须来自网络。如果-没有成功（比如404错误），Worker 就会默默地失败。

然后，主线程调用 worker.postMessage() 方法，向 Worker 发消息。

worker.postMessage('Hello World');

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

worker.postMessage() 方法的参数，就是主线程传给 Worker 的数据。它可以是各种数据类型，包括二进制数据。

接着，主线程通过 worker.onmessage 指定监听函数，接收子线程发回来的消息。

worker.onmessage = function (event) {

console.log('Received message ' + event.data);

doSomething();

}

function doSomething() {

// 执行任务

worker.postMessage('Work done!');

}

上面代码中，事件对象的 data 属性可以获取 Worker 发来的数据。

Worker 完成任务以后，主线程就可以把它关掉。

worker.terminate();

2.2 Worker 线程

Worker 线程内部需要有一个监听函数，监听 message 事件。

self.addEventListener('message', function (e) {

self.postMessage('You said: ' + e.data);

}, false);

上面代码中， self 代表子线程自身，即子线程的全局对象。因此，等同于下面两种写法。

// 写法一

this.addEventListener('message', function (e) {

this.postMessage('You said: ' + e.data);

}, false);

// 写法二

addEventListener('message', function (e) {

postMessage('You said: ' + e.data);

}, false);

除了使用 self.addEventListener() 指定监听函数，也可以使用 self.onmessage 指定。监听函数的参数是一个事件对象，它的 data 属性包含主线程发来的数据。 self.postMessage() 方法用来向主线程发送消息。

根据主线程发来的数据，Worker 线程可以调用不同的方法，下面是一个例子。

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);

上面代码中， self.close() 用于在 Worker 内部关闭自身。

2.3 Worker 加载脚本

Worker 内部如果要加载其他脚本，有一个专门的方法 importScripts() 。

importScripts('script1.js');

该方法可以同时加载多个脚本。

importScripts('script1.js', 'script2.js');

2.4 错误处理

主线程可以监听 Worker 是否发生错误。如果发生错误，Worker 会触发主线程的 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) {

// ...

});

Worker 内部也可以监听 error 事件。

2.5 关闭 Worker

使用完毕，为了节省系统资源，必须关闭 Worker。

// 主线程

worker.terminate();

// Worker 线程

self.close();

三、数据通信

前面说过，主线程与 Worker 之间的通信内容，可以是文本，也可以是对象。需要注意的是，这种通信是拷贝关系，即是传值而不是传址，Worker 对通信内容的修改，不会影响到主线程。事实上，浏览器内部的运行机制是，先将通信内容串行化，然后把串行化后的字符串发给 Worker，后者再将它还原。

主线程与 Worker 之间也可以交换二进制数据，比如 File、Blob、ArrayBuffer 等类型，也可以在线程之间发送。下面是一个例子。

// 主线程

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 线程

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，拷贝方式发送二进制数据，会造成性能问题。比如，主线程向 Worker 发送一个 500MB 文件，默认情况下浏览器会生成一个原文件的拷贝。为了解决这个问题，JavaScript 允许主线程把二进制数据直接转移给子线程，但是一旦转移，主线程就无法再使用这些二进制数据了，这是为了防止出现多个线程同时修改数据的麻烦局面。这种转移数据的方法，叫做 Transferable Objects 。这使得主线程可以快速把数据交给 Worker，对于影像处理、声音处理、3D 运算等就非常方便了，不会产生性能负担。

如果要直接转移数据的控制权，就要使用下面的写法。

// Transferable Objects 格式

worker.postMessage(arrayBuffer, [arrayBuffer]);

// 例子

var ab = new ArrayBuffer(1);

worker.postMessage(ab, [ab]);

四、同页面的 Web Worker

通常情况下，Worker 载入的是一个单独的 JavaScript 脚本文件，但是也可以载入与主线程在同一个网页的代码。

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