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Web Worker

news 来源：原创 2025/6/28 21:15:08

Javascript是单线程的，所有任务都在一个线程上完成的，当线程工作量很大的时候，后面的任务就会出现停顿、卡顿，甚至崩溃的情况，对用户体验是非常差的。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能力。

Web Worker的作用，就是为了Javascript创造多线程环境，允许在主线程的进程上创建Web Worker进程，允许在主线程的基础上，将一些任务分给后者运行，在主线程运行的同时，Web Worker线程也可以单独运行，两个互不干扰，等到Web Worker线程运行完了之后，再将结果反馈给主线程，这样最大的好处就是分担了主线程的压力，使主线程运行的更加的流程。大大提高了用户体验。

Worker线程一旦创建成功，就会始终运行，不会被主线程活动（表单提交，按钮点击等用户操作）打断，这样有利于时时响应主线程的通信，但是，这样也会造成Worker线程浪费资源，因为Worker线程被用完之后，应该立即停止。

Web Worker注意事项：
1、同源限制：分配给worker运行的脚本文件与主线程脚本文件必须同源
2、DOM限制：Worker线程所在的全局对象与主线程是不一样的，是无法读取主线程上的DOM对象、Window对象，但是可以使用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中，不能直接进行通信，如果要通信的话必须通过消息完成
4、脚本限制：Worker线程不能使用alert和confirm方法，但可以使用XMLHttpRequest对象发起AJAX请求。
5、文件限制：Worker对象不能读取本地文件，只能加载网络文件

WorkerAPI
浏览器原生提供Worker()构造函数，用来供主线程生成 Worker 线程

var myWorker = new Worker(jsUrl, options);

1、第一个参数是脚本的网址，必须是同源脚本且必须是JS脚本
2、第二个参数是Worker的配置对象，比如给work进行命名，用来区分多个Woker对象

// 主线程
var myWorker = new Worker('worker.js', { name : 'myWorker' });

// Worker 线程
self.name // myWorker

Worker构造函数返回一个Worker线程对象，可供主线程进行操作Woker线程 对象和方法。

  • Worker.onerror：指定error事件的监听函数
  • Worker.onmessage：指定 message 事件的监听函数，发送过来的数据在Event.data属性中
  • Worker.onmessageerror：指定 messageerror 事件的监听函数。发送的数据 无法序列化成字符串时，会触发这个事件。
  • Worker.postMessage()：向 Worker 线程发送消息。
  • Worker.terminate()： 立即终止Worker 线程。

Worker也有自己的全局对象，不是主线程的window,而是一个专门为 Worker 定制的全局对象。
Woker线程自己的属性和方法。

  • Self.name:Worker 的名字。该属性只读，由构造函数指定
  • self.onmessage:指定message事件的监听函数
  • self.onmessageerror:指定 messageerror 事件的监听函数。发送的数据无法序列化成字符串时，会触发这个事件。
  • self.close()：关闭 Worker 线程
  • self.postMessage()：向产生这个 Worker 线程发送消息。
  • self.importScripts()：加载 JS 脚本。

使用案例如下：
主线程：
1、主线程创建一个Worker线程：

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

2、主线程向子线程发送消息：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，就是主线程向子线程发送的消息，它可以是任意数据类型，包括二进制数据。

3、主线程通过Worker.onmessage指定监听函数，接收子线程发送回来的消息

worker.onmessage = function (event) {
  console.log('Received message ' + event.data);
  console.log('data就是子线程发送回来的消息')
}

4、任务完成后，主线程就要结束掉相应的任务

worker.terminate()

Worker线程：
1、子线程接收主线程发来的消息
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);

self代表子线程自身，因为跟window对象一样
上面的写法等价于下面的

this.addEventListener('message', function (e) {
  self.postMessage('You said: ' + e.data);
}, false);
// 或
addEventListener('message', function (e) {
  postMessage('You said: ' + e.data);
}, false);

除了用addEventListener来监听message函数外，也可以用self.onmessage来制定

self.onmessage = function (event) {
 this.postMessage('You said: ' + event.data);
}

2、子线程向主线程发送消息

this.postMessage('You said: ');

3、子线程关闭自身线程

self.close()

4、子线程内部加载其他脚本

// 加载单个脚本
importScripts('script1.js');
// 加载多个脚本
importScripts('script1.js','script2.js');

5、子线程监听Worker发生错误事件

self.onerror(function (e) {
  console.log([
    'ERROR: Line ', e.lineno, ' in ', e.filename, ': ', e.message
  ].join(''));
});

// 或者
self.addEventListener('error', function (e) {
  // ...
});

6、内部关闭子线程

self.close()

主线程和Worker线程进行数据通信
主线程和Worker线程进行通信时候，可以传递任何数据，但这种传递是拷贝关系，既不是传值也不是传址，Worker对通信内容进行修改，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，然后把串行化的字符串发给Worker，Worker再进行还原。

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]);

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：

<!DOCTYPE html>
  <body>
    <script id="worker" type="app/worker">
      addEventListener('message', function () {
        postMessage('some message');
      }, false);
    </script>
  </body>
</html>

上面是一段嵌入网页的脚本，注意必须指定

然后，读取这一段嵌入页面的脚本，用 Worker 来处理。

var blob = new Blob([document.querySelector('#worker').textContent]);
var url = window.URL.createObjectURL(blob);
var worker = new Worker(url);

worker.onmessage = function (e) {
  // e.data === 'some message'
};

上面代码中，先将嵌入网页的脚本代码，转成一个二进制对象，然后为这个二进制对象生成 URL，再让 Worker 加载这个 URL。这样就做到了，主线程和 Worker 的代码都在同一个网页上面。

Worker 线程完成轮询

有时，浏览器需要轮询服务器状态，以便第一时间得知状态改变。这个工作可以放在 Worker 里面。

function createWorker(f) {
  var blob = new Blob(['(' + f.toString() +')()']);
  var url = window.URL.createObjectURL(blob);
  var worker = new Worker(url);
  return worker;
}

var pollingWorker = createWorker(function (e) {
  var cache;

  function compare(new, old) { ... };

  setInterval(function () {
    fetch('/my-api-endpoint').then(function (res) {
      var data = res.json();

      if (!compare(data, cache)) {
        cache = data;
        self.postMessage(data);
      }
    })
  }, 1000)
});

pollingWorker.onmessage = function () {
  // render data
}

pollingWorker.postMessage('init');

上面代码中，Worker 每秒钟轮询一次数据，然后跟缓存做比较。如果不一致，就说明服务端有了新的变化，因此就要通知主线程。

Worker 新建 Worker
Worker 线程内部还能再新建 Worker 线程（目前只有 Firefox 浏览器支持）。下面的例子是将一个计算密集的任务，分配到10个 Worker。

主线程代码如下。

var worker = new Worker('worker.js');
worker.onmessage = function (event) {
  document.getElementById('result').textContent = event.data;
};

Worker 线程代码如下。

// worker.js

// settings
var num_workers = 10;
var items_per_worker = 1000000;

// start the workers
var result = 0;
var pending_workers = num_workers;
for (var i = 0; i < num_workers; i += 1) {
  var worker = new Worker('core.js');
  worker.postMessage(i * items_per_worker);
  worker.postMessage((i + 1) * items_per_worker);
  worker.onmessage = storeResult;
}

// handle the results
function storeResult(event) {
  result += event.data;
  pending_workers -= 1;
  if (pending_workers <= 0)
    postMessage(result); // finished!
}

上面代码中，Worker 线程内部新建了10个 Worker 线程，并且依次向这10个 Worker 发送消息，告知了计算的起点和终点。计算任务脚本的代码如下。

// core.js
var start;
onmessage = getStart;
function getStart(event) {
  start = event.data;
  onmessage = getEnd;
}

var end;
function getEnd(event) {
  end = event.data;
  onmessage = null;
  work();
}

function work() {
  var result = 0;
  for (var i = start; i < end; i += 1) {
    // perform some complex calculation here
    result += 1;
  }
  postMessage(result);
  close();
}

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