突襲HTML5之Javascript API擴展1—Web Worker異步執行及相關概述

2020-03-24 17:55:25

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HTML 突襲HTML5之Javascript API擴展1—Web Worker異步執行及相關概述
Javascript執行機制
在HTML5之前，瀏覽器中JavaScript的運行都是以單線程的方式工作的，雖然有多種方式實現了對多線程的模擬（例如：Javascript 中的 setinterval 方法，setTimeout 方法等），但是在本質上程序的運行仍然是由 JavaScript 引擎以單線程調度的方式進行的。在 HTML5 中引入的工作線程使得瀏覽器端的 Javascript 引擎可以并發地執行 Javascript 代碼，從而實現了對瀏覽器端多線程編程的良好支持。

Javascript中的多線程 - WebWorker
HTML5 中的 Web Worker 可以分為兩種不同線程類型，一個是專用線程 Dedicated Worker，一個是共享線程 Shared Worker。兩種類型的線程各有不同的用途。
專用型web worker
專用型worker與創建它的腳本連接在一起，它可以與其他的worker或是瀏覽器組件通信，但是他不能與DOM通信。專用的含義，我想就是這個線程一次只處理一個需求。專用線程在除了IE外的各種主流瀏覽器中都實現了，可以放心使用。
創建線程
創建worker很簡單，只要把需要在線程中執行的JavaScript文件的文件名傳給html' target='_blank'>構造函數就可以了。
線程通信
在主線程與子線程間進行通信，使用的是線程對象的postMessage和onmessage方法。不管是誰向誰發數據，發送發使用的都是postMessage方法，接收方都是使用onmessage方法接收數據。postMessage只有一個參數，那就是傳遞的數據，onmessage也只有一個參數，假設為event，則通過event.data獲取收到的數據。
發送JSON數據
JSON是JS原生支持的東西，不用白不用，復雜的數據就用JSON傳送吧。例如：

復制代碼代碼如下:
postMessage({'cmd': 'init', 'timestamp': Date.now()});

處理錯誤
當線程發生錯誤的時候，它的onerror事件回調會被調用。所以處理錯誤的方式很簡單，就是掛接線程實例的onerror事件。這個回調函數有一個參數error，這個參數有3個字段：message - 錯誤消息；filename - 發生錯誤的腳本文件；lineno - 發生錯誤的行。
銷毀線程
在線程內部，使用close方法線程自己銷毀自己。在線程外部的主線程中，使用線程實例的terminate方法銷毀線程。
下面從一個例子看線程的基本操作：
HTML代碼：

復制代碼代碼如下:
!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.onmessage = function(event) {
console.log("Result:" + event.data);
};
worker.onerror = function(error) {
console.log("Error:" + error.message);
};
worker.postMessage(40);
}
/script
/head
body
/body
/html

腳本文件fibonacci.js代碼：

復制代碼代碼如下:
//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));
};

把它們放到相同的目錄，運行頁面文件，查看控制臺，可以看到運行的結果。
這里還有一點，在主線程中，onmessage事件可以使用另外一種方式掛接：

復制代碼代碼如下:
worker.addEventListener('message', function(event) {
console.log("Result:" + event.data);
}, false);

個人覺得很麻煩，不如用onmessage直接。
使用其他腳本文件
工作線程可以使用全局方法importScripts來加載和使用其他的域內腳本文件或者類庫。例如下面都是合法的使用方式：

復制代碼代碼如下:
importScripts();/* imports nothing */
importScripts('foo.js'); /* imports just "foo.js" */
importScripts('foo.js', 'bar.js');/* imports two scripts */

導入以后，可以直接使用這些文件中的方法?？匆粋€網上的小例子：

復制代碼代碼如下:
/**
* 使用 importScripts 方法引入外部資源腳本，在這里我們使用了數學公式計算工具庫 math_utilities.js
* 當 JavaScript 引擎對這個資源文件加載完畢后，繼續執行下面的代碼。同時，下面的的代碼可以訪問和調用
* 在資源文件中定義的變量和方法。
**/
importScripts('math_utilities.js');
onmessage = function (event)
{
var first = event.data.first;
var second = event.data.second;
calculate(first,second);
};
function calculate(first,second) {
//do the calculation work
var common_divisor=divisor(first,second);
var common_multiple=multiple(first,second);
postMessage("Work done! " +
"The least common multiple is " + common_divisor +
" and the greatest common divisor is "+common_multiple);
}

網上也有網友想到了利用這里的importScripts方法解決資源預加載的問題(瀏覽器預先加載資源，而不會對資源進行解析和執行)，道理也很簡單。
線程嵌套
在工作線程中還可以在創建子線程，各種操作還是一樣的。
同步問題
Worker沒有鎖的機制，多線程的同步問題只能靠代碼來解決（比如定義信號變量）。
共享型SharedWebWorker
共享型web worker主要適用于多連接并發的問題。因為要處理多連接，所以它的API與專用型worker稍微有點區別。除了這一點，共享型web worker和專用型worker一樣，不能訪問DOM，并且對窗體屬性的訪問也受到限制。共享型web worker也不能跨越通信。
頁面腳本可以與共享型web worker通信，然而，與專用型web worker(使用了一個隱式的端口通信)稍微有點不同的是，通信是顯式的通過使用一個端口(port)對象并附加上一個消息事件處理程序來進行的。
在收到web worker腳本的首個消息之后，共享型web worker把一個事件處理程序附加到激活的端口上。一般情況下，處理程序會運行自己的postMessage()方法來把一個消息返回給調用代碼，接著端口的start()方法生成一個有效的消息進程。
看網上能找到的的唯一個例子：創建一個共享線程用于接收從不同連接發送過來的指令，然后實現自己的指令處理邏輯，指令處理完成后將結果返回到各個不同的連接用戶。
HTML代碼：

復制代碼代碼如下:
!DOCTYPE html
html
head
meta charset="UTF-8"
title Shared worker example: how to use shared worker in HTML5 /title
script
var worker = new SharedWorker('sharedworker.js');
var log = document.getElementById('response_from_worker');
worker.port.addEventListener('message', function(e) {
//log the response data in web page
log.textContent =e.data;
}, false);
worker.port.start();
worker.port.postMessage('ping from user web page..');
//following method will send user input to sharedworker
function postMessageToSharedWorker(input)
{
//define a json object to construct the request
var instructions={instruction:input.value};
worker.port.postMessage(instructions);
}
/script
/head
body onload=''
output id='response_from_worker'
Shared worker example: how to use shared worker in HTML5
/output
send instructions to shared worker:
input type="text" autofocus oninput="postMessageToSharedWorker(this);return false;"
/input
/body
/html

腳本文件代碼：

復制代碼代碼如下:
// 創建一個共享線程用于接收從不同連接發送過來的指令，指令處理完成后將結果返回到各個不同的連接用戶。
var connect_number = 0;
onconnect = function(e) {
connect_number =connect_number+ 1;
//get the first port here
var port = e.ports[0];
port.postMessage('A new connection! The current connection number is '
+ connect_number);
port.onmessage = function(e) {
//get instructions from requester
var instruction=e.data.instruction;
var results=execute_instruction(instruction);
port.postMessage('Request: '+instruction+' Response '+results
+' from shared worker...');
};
};
/*
* this function will be used to execute the instructions send from requester
* @param instruction
* @return
*/
function execute_instruction(instruction)
{
var result_value;
//implement your logic here
//execute the instruction...
return result_value；
}

在上面的共享線程例子中，在主頁面即各個用戶連接頁面構造出一個共享線程對象，然后定義了一個方法 postMessageToSharedWorker 向共享線程發送來之用戶的指令。同時，在共享線程的實現代碼片段中定義 connect_number 用來記錄連接到這個共享線程的總數。之后，用 onconnect 事件處理器接受來自不同用戶的連接，解析它們傳遞過來的指令。最后，定義一個了方法 execute_instruction 用于執行用戶的指令，指令執行完成后將結果返回給各個用戶。

這里我們并沒有跟前面的例子一樣使用到了工作線程的 onmessage 事件處理器，而是使用了另外一種方式 addEventListener。實際上，前面已經說過，這兩種的實現原理基本一致，只是在這里有些稍微的差別，如果使用到了 addEventListener 來接受來自共享線程的消息，那么就要先使用 worker.port.start() 方法來啟動這個端口。之后就可以像工作線程的使用方式一樣正常的接收和發送消息。
最后陳述
線程中能做的事：
1.能使用setTimeout(), clearTimeout(), setInterval(),clearInterval()等函數。
2.能使用navigator對象。
3.能使用XMLHttpRequest來發送請求。
4.可以在線程中使用Web Storage。
5.線程中可以用self獲取本線程的作用域。
線程中不能做的事：
1.線程中是不能使用除navigator外的DOM/BOM對象，例如window,document（想要操作的話只能發送消息給worker創建者，通過回調函數操作）。
2.線程中不能使用主線程中的變量和函數。
3.線程中不能使用有掛起效果的操作命令，例如alert等。
4.線程中不能跨域加載JS。
線程也是需要消耗資源的，而且使用線程也會帶來一定的復雜性，所以如果沒有充足的理由來使用額外的線程的話，那么就不要用它。
實用參考
官方文檔：http://www.whatwg.org/specs/web-apps/current-work/multipage/workers.html
WebWorker分類說明：http://www.w3schools.com/html5/html5_webworkers.asp
phpstudy：http://www.phpstudy.net/w3school/html5/
WebWorker概述：http://developer.mozilla.org/en/Using_web_workershtml教程

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