HTML5 Web Worker的使用

时间：2016-02-29
       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：

  1. //worker.js
  2. onmessage =function (evt){
  3.   var d = evt.data;//通过evt.data获得发送来的数据
  4.   postMessage( d );//将获取到的数据发送会主线程
  5. }
复制代码

       HTML页面：test.html

  1. <!DOCTYPE HTML>
  2. <html>
  3. <head>
  4. <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"/>
  5. <script type="text/javascript">
  6. //WEB页主线程
  7. 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
  8. worker.postMessage("hello world");     //向worker发送数据
  9. worker.onmessage =function(evt){     //接收worker传过来的数据函数
  10.    console.log(evt.data);              //输出worker发送来的数据
  11. }
  12. </script>
  13. </head>
  14. <body></body>
  15. </html>
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       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：

  1. var fibonacci =function(n) {
  2.     return n <2? n : arguments.callee(n -1) + arguments.callee(n -2);
  3. };
  4. //fibonacci(36)
复制代码

       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：

  1. //fibonacci.js
  2. var fibonacci =function(n) {
  3.     return n <2? n : arguments.callee(n -1) + arguments.callee(n -2);
  4. };
  5. onmessage =function(event) {
  6.     var n = parseInt(event.data, 10);
  7.     postMessage(fibonacci(n));
  8. };
复制代码

       HTML页面：fibonacci.html

  1. <!DOCTYPE HTML>
  2. <html>
  3. <head>
  4. <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"/>
  5. <title>web worker fibonacci</title>
  6. <script type="text/javascript">
  7.   onload =function(){
  8.       var worker =new Worker('fibonacci.js');  
  9.       worker.addEventListener('message', function(event) {
  10.         var timer2 = (new Date()).valueOf();
  11.            console.log( '结果：'+event.data, '时间:'+ timer2, '用时：'+ ( timer2  - timer ) );
  12.       }, false);
  13.       var timer = (new Date()).valueOf();
  14.       console.log('开始计算：40','时间:'+ timer );
  15.       setTimeout(function(){
  16.           console.log('定时器函数在计算数列时执行了', '时间:'+ (new Date()).valueOf() );
  17.       },1000);
  18.       worker.postMessage(40);
  19.       console.log('我在计算数列的时候执行了', '时间:'+ (new Date()).valueOf() );
  20.   }  
  21.   </script>
  22. </head>
  23. <body>
  24. </body>
  25. </html>
复制代码

       在Chrome中打开fibonacci.html，控制台得到如下输出：

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

  1. // /aj/webWorker/core.js
  2. function $E(id) {
  3.     return document.getElementById(id);
  4. }
  5. onload =function() {
  6.     //通过web worker加载
  7.     $E('workerLoad').onclick =function() {
  8.         var url ='http://js.wcdn.cn/aj/mblog/face2';
  9.         var d = (new Date()).valueOf();
  10.         var worker =new Worker(url);
  11.         worker.onmessage =function(obj) {
  12.             console.log('web worker: '+ ((new Date()).valueOf() - d));
  13.         };
  14.     };
  15.     //通过jsonp加载
  16.     $E('jsonpLoad').onclick =function() {
  17.         var url ='http://js.wcdn.cn/aj/mblog/face1';
  18.         var d = (new Date()).valueOf();
  19.         STK.core.io.scriptLoader({
  20.             method:'post',
  21.             url : url,
  22.             onComplete : function() {
  23.                 console.log('jsonp: '+ ((new Date()).valueOf() - d));
  24.             }
  25.         });
  26.     };
  27.     //通过ajax加载
  28.     $E('ajaxLoad').onclick =function() {
  29.         var url ='http://js.wcdn.cn/aj/mblog/face';
  30.         var d = (new Date()).valueOf();
  31.         STK.core.io.ajax({
  32.             url : url,
  33.             onComplete : function(json) {
  34.                 console.log('ajax: '+ ((new Date()).valueOf() - d));
  35.             }
  36.         });
  37.     };
  38. };
复制代码

       HTML页面：/aj/webWorker/worker.html

  1. <!DOCTYPE HTML>
  2. <html>
  3. <head>
  4. <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"/>
  5. <title>Worker example: load data</title>
  6. <script src="http://js.t.sinajs.cn/STK/js/gaea.1.14.js" type="text/javascript"></script>
  7. <script type="text/javascript" src="http://js.wcdn.cn/aj/webWorker/core.js"></script>
  8. </head>
  9. <body>
  10.     <input type="button" id="workerLoad" value="web worker加载"></input>
  11.     <input type="button" id="jsonpLoad" value="jsonp加载"></input>
  12.     <input type="button" id="ajaxLoad" value="ajax加载"></input>
  13. </body>
  14. </html>
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       设置HOST

  1. 127.0.0.1 js.wcdn.cn
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       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：

  1. web worker: 174
  2. jsonp: 25
  3. ajax: 38
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       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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