深入理解JS异步编程四(HTML5 Web Worker)

>Web Workers 是 HTML5 提供的一个javascript多线程解决方案,我们可以将一些大计算量的代码交由web Worker运行而不冻结用户界面。

一:如何使用Worker

Web Worker的基本原理就是在当前javascript的主线程中,使用Worker类加载一个javascript文件来开辟一个新的线程,起到互不阻塞执行的效果,并且提供主线程和新线程之间数据交换的接口:postMessage,onmessage。

那么如何使用呢,我们看一个例子:

//worker.js
onmessage =function (evt){
  var d = evt.data;//通过evt.data获得发送来的数据
  postMessage( d );//将获取到的数据发送会主线程
}

HTML页面:test.html

<!DOCTYPE HTML>
<html>
<head>
 <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"/>
 <script type="text/javascript">
//WEB页主线程
var worker =new Worker("worker.js"); //创建一个Worker对象并向它传递将在新线程中执行的脚本的URL
 worker.postMessage("hello world");     //向worker发送数据
 worker.onmessage =function(evt){     //接收worker传过来的数据函数
   console.log(evt.data);              //输出worker发送来的数据
 }
 </script>
 </head>
 <body></body>
</html>

  用Chrome浏览器打开test.html后,控制台输出  “hello world” 表示程序执行成功。

通过这个例子我们可以看出使用web worker主要分为以下几部分

WEB主线程:

1.通过 worker = new Worker( url ) 加载一个JS文件来创建一个worker,同时返回一个worker实例。

2.通过worker.postMessage( data ) 方法来向worker发送数据。

3.绑定worker.onmessage方法来接收worker发送过来的数据。

4.可以使用 worker.terminate() 来终止一个worker的执行。

worker新线程:

1.通过postMessage( data ) 方法来向主线程发送数据。

2.绑定onmessage方法来接收主线程发送过来的数据。

二:Worker能做什么

知道了如何使用web worker ,那么它到底有什么用,可以帮我们解决那些问题呢。我们来看一个fibonacci数列的例子。

大家知道在数学上,fibonacci数列被以递归的方法定义:F0=0,F1=1,Fn=F(n-1)+F(n-2)(n>=2,n∈N*),而javascript的常用实现为:

var fibonacci =function(n) {
    return n <2? n : arguments.callee(n -1) + arguments.callee(n -2);
};
//fibonacci(36)

在chrome中用该方法进行39的fibonacci数列执行时间为19097毫秒 ,而要计算40的时候浏览器直接提示脚本忙了。

由于javascript是单线程执行的,在求数列的过程中浏览器不能执行其它javascript脚本,UI渲染线程也会被挂起,从而导致浏览器进入僵死状态。使用web worker将数列的计算过程放入一个新线程里去执行将避免这种情况的出现。具体看例子:

//fibonacci.js
var fibonacci =function(n) {
    return n <2? n : arguments.callee(n -1) + arguments.callee(n -2);
};
onmessage =function(event) {
    var n = parseInt(event.data, 10);
    postMessage(fibonacci(n));
};

HTML页面:fibonacci.html

<!DOCTYPE HTML>
<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"/>
<title>web worker fibonacci</title>
<script type="text/javascript">
  onload =function(){
      var worker =new Worker('fibonacci.js');  
      worker.addEventListener('message', function(event) {
        var timer2 = (new Date()).valueOf();
           console.log( '结果:'+event.data, '时间:'+ timer2, '用时:'+ ( timer2  - timer ) );
      }, false);
      var timer = (new Date()).valueOf();
      console.log('开始计算:40','时间:'+ timer );
      setTimeout(function(){
          console.log('定时器函数在计算数列时执行了', '时间:'+ (new Date()).valueOf() );
      },1000);
      worker.postMessage(40);
      console.log('我在计算数列的时候执行了', '时间:'+ (new Date()).valueOf() );
  }  
  </script>
</head>
<body>
</body>
</html>

在Chrome中打开fibonacci.html,控制台得到如下输出:

开始计算:40 时间:1316508212705
我在计算数列的时候执行了 时间:1316508212734
定时器函数在计算数列时执行了 时间:1316508213735
结果:102334155 时间:1316508262820 用时:50115

这个例子说明在worker中执行的fibonacci数列的计算并不会影响到主线程的代码执行,完全在自己独立的线程中计算,只是在计算完成之后将结果发回主线程。

利用web worker我们可以在前端执行一些复杂的大量运算而不会影响页面的展示,并且不会弹出恶心的脚本正忙提示。

下面这个例子使用了web worker来计算场景中的像素,场景打开时是一片一片进行绘制的,一个worker只计算一块像素值。

http://nerget.com/rayjs-mt/rayjs.html

三:Worker的其他尝试 我们已经知道Worker通过接收一个URL来创建一个worker,那么我们是否可以利用web worker来做一些类似jsonp的请求呢,大家知道jsonp是通过插入script标签来加载json数据的,而script元素在加载和执行过程中都是阻塞式的,如果能利用web worker实现异步加载将会非常不错。

下面这个例子将通过 web worker、jsonp、ajax三种不同的方式来加载一个169.42KB大小的JSON数据

// /aj/webWorker/core.js
function $E(id) {<br>    </span><span style="color: #0000ff;">return</span><span style="color: #000000;"> document.getElementById(id);<br>}<br>onload </span><span style="color: #000000;">=</span><span style="color: #0000ff;">function</span><span style="color: #000000;">() {<br>    </span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;">通过web worker加载</span><span style="color: #008000;"><br></span><span style="color: #000000;">    $E(</span><span style="color: #000000;">'</span><span style="color: #000000;">workerLoad</span><span style="color: #000000;">'</span><span style="color: #000000;">).onclick </span><span style="color: #000000;">=</span><span style="color: #0000ff;">function</span><span style="color: #000000;">() {<br>        </span><span style="color: #0000ff;">var</span><span style="color: #000000;"> url </span><span style="color: #000000;">=</span><span style="color: #000000;">'</span><span style="color: #000000;">http://js.wcdn.cn/aj/mblog/face2</span><span style="color: #000000;">'</span><span style="color: #000000;">;<br>        </span><span style="color: #0000ff;">var</span><span style="color: #000000;"> d </span><span style="color: #000000;">=</span><span style="color: #000000;"> (</span><span style="color: #0000ff;">new</span><span style="color: #000000;"> Date()).valueOf();<br>        </span><span style="color: #0000ff;">var</span><span style="color: #000000;"> worker </span><span style="color: #000000;">=</span><span style="color: #0000ff;">new</span><span style="color: #000000;"> Worker(url);<br>        worker.onmessage </span><span style="color: #000000;">=</span><span style="color: #0000ff;">function</span><span style="color: #000000;">(obj) {<br>            console.log(</span><span style="color: #000000;">'</span><span style="color: #000000;">web worker: </span><span style="color: #000000;">'</span><span style="color: #000000;">+</span><span style="color: #000000;"> ((</span><span style="color: #0000ff;">new</span><span style="color: #000000;"> Date()).valueOf() </span><span style="color: #000000;">-</span><span style="color: #000000;"> d));<br>        };<br>    };<br>    </span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;">通过jsonp加载</span><span style="color: #008000;"><br></span><span style="color: #000000;">    $E(</span><span style="color: #000000;">'</span><span style="color: #000000;">jsonpLoad</span><span style="color: #000000;">'</span><span style="color: #000000;">).onclick </span><span style="color: #000000;">=</span><span style="color: #0000ff;">function</span><span style="color: #000000;">() {<br>        </span><span style="color: #0000ff;">var</span><span style="color: #000000;"> url </span><span style="color: #000000;">=</span><span style="color: #000000;">'</span><span style="color: #000000;">http://js.wcdn.cn/aj/mblog/face1</span><span style="color: #000000;">'</span><span style="color: #000000;">;<br>        </span><span style="color: #0000ff;">var</span><span style="color: #000000;"> d </span><span style="color: #000000;">=</span><span style="color: #000000;"> (</span><span style="color: #0000ff;">new</span><span style="color: #000000;"> Date()).valueOf();<br>        STK.core.io.scriptLoader({<br>            method:</span><span style="color: #000000;">'</span><span style="color: #000000;">post</span><span style="color: #000000;">'</span><span style="color: #000000;">,<br>            url : url,<br>            onComplete : </span><span style="color: #0000ff;">function</span><span style="color: #000000;">() {<br>                console.log(</span><span style="color: #000000;">'</span><span style="color: #000000;">jsonp: </span><span style="color: #000000;">'</span><span style="color: #000000;">+</span><span style="color: #000000;"> ((</span><span style="color: #0000ff;">new</span><span style="color: #000000;"> Date()).valueOf() </span><span style="color: #000000;">-</span><span style="color: #000000;"> d));<br>            }<br>        });<br>    };<br>    </span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;">通过ajax加载</span><span style="color: #008000;"><br></span><span style="color: #000000;">    $E('ajaxLoad').onclick =function() {
        var url ='http://js.wcdn.cn/aj/mblog/face';
        var d = (new Date()).valueOf();
        STK.core.io.ajax({
            url : url,
            onComplete : function(json) {
                console.log('ajax: '+ ((new Date()).valueOf() - d));
            }
        });
    };
};

HTML页面:/aj/webWorker/worker.html

<!DOCTYPE HTML>
<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"/>
<title>Worker example: load data</title>
<script src="http://js.t.sinajs.cn/STK/js/gaea.1.14.js" type="text/javascript"></script>
<script type="text/javascript" src="http://js.wcdn.cn/aj/webWorker/core.js"></script>
</head>
<body>
    <input type="button" id="workerLoad" value="web worker加载"></input>
    <input type="button" id="jsonpLoad" value="jsonp加载"></input>
    <input type="button" id="ajaxLoad" value="ajax加载"></input>
</body>
</html>

设置HOST

127.0.0.1 js.wcdn.cn

通过 http://js.wcdn.cn/aj/webWorker/worker.html 访问页面然后分别通过三种方式加载数据,得到控制台输出:

web worker: 174
jsonp: 25
ajax: 38

多试几次发现通过jsonp和ajax加载数据的时间相差不大,而web worker的加载时间一直处于高位,所以用web worker来加载数据还是比较慢的,即便是大数据量情况下也没任何优势,可能是Worker初始化新起线程比较耗时间。除了在加载过程中是无阻塞的之外没有任何优势。

那么web worker是否能支持跨域js加载呢,这次我们通过http://127.0.0.1/aj/webWorker/worker.html 来访问页面,当点击 “web worker加载” 加载按钮时Chrome下无任何反映,FF6下提示错误。由此我们可以知道web worker是不支持跨域加载JS的,这对于将静态文件部署到单独的静态服务器的网站来说是个坏消息。

所以web worker只能用来加载同域下的json数据,而这方面ajax已经可以做到了,而且效率更高更通用。还是让Worker做它自己擅长的事吧。

四:总结

web worker看起来很美好,但处处是魔鬼。

我们可以做什么:

1.可以加载一个JS进行大量的复杂计算而不挂起主进程,并通过postMessage,onmessage进行通信

2.可以在worker中通过importScripts(url)加载另外的脚本文件

3.可以使用 setTimeout(), clearTimeout(), setInterval(), and clearInterval()

4.可以使用XMLHttpRequest来发送请求

5.可以访问navigator的部分属性

有那些局限性:

1.不能跨域加载JS

2.worker内代码不能访问DOM

3.各个浏览器对Worker的实现不大一致,例如FF里允许worker中创建新的worker,而Chrome中就不行

4.不是每个浏览器都支持这个新特性

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