1   導(dǎo)語(yǔ)

一直以來(lái)，JavaScript 都并沒(méi)有多線程的能力，而單線程在讓開(kāi)發(fā)者方便的同時(shí)，也使它一直不能處理計(jì)算量復(fù)雜的場(chǎng)景，唯一方法就是讓服務(wù)端去做。

幸運(yùn)的是，隨著 Web Worker 的普及，我們終于可以在后臺(tái)線程來(lái)處理資源密集型的計(jì)算了。而不好的方面是，目前制定的標(biāo)準(zhǔn)只適用于當(dāng)前的生態(tài)系統(tǒng)，這有時(shí)候就比較尷尬了。如果你了解其他從一開(kāi)始就支持多線程的語(yǔ)言的話，你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)很多的限制，遠(yuǎn)非僅僅是實(shí)例化一個(gè)新線程，然后你操控這個(gè)實(shí)例就能實(shí)現(xiàn)多線程。這篇文章主要來(lái)介紹 Web Worker，包括什么時(shí)候使用，該怎么使用，它有什么奇怪的特性，會(huì)介紹在 Webpack 中如何使用它，還有可能遇到的一些坑。

 2   Web Workers

Web Worker 可能是在 JavaScript 中唯一可以真正實(shí)現(xiàn)多線程的方法了。我們需要按照下面的方式創(chuàng)建 worker ：

const worker = newWorker('worker.js');

上面就定義了一個(gè) Worker 實(shí)例，然后你可以通過(guò) postMessage 與 worker 通信，就像和 iFrame 通信一樣，只不過(guò)不存在跨域的問(wèn)題，不需要驗(yàn)證跨域。

worker.postMessage(num);

在 worker 代碼中，你需要監(jiān)聽(tīng)這些事件：

onmessage = (e) => {

    // e.data will contain the value passed

};

這種方式是雙向的，所以你也可以從 worker 中 postMessage 給我們的主程序。

在 worker 代碼中：

postMessage(result);

在主程序中：

worker.onmessage = (e) => {}

這就是 worker 最基本的用法。

異常處理

在你的 worker 代碼中，有很多種方式來(lái)處理異常，比如你可以 catch 之后通過(guò) postMessage 傳遞，這樣可能需要多些一些代碼，但是確實(shí)最有效也最安全的。

另一種方式是用 onerror 事件，這種方式可以捕捉所有未處理的異常，并且交給調(diào)用方來(lái)決定如何處理。調(diào)用方式很簡(jiǎn)單：

worker.onerror = (e) => {};

為了調(diào)試方便，異常對(duì)象中還有一些額外的字段比如：filename，lineno，colno.

回收

將不需要的 worker 回收是非常重要的，worker 會(huì)生成真正的操作系統(tǒng)線程，如果你發(fā)現(xiàn)與很多 worker 線程同時(shí)運(yùn)行，你可以通過(guò)很簡(jiǎn)單的殺掉瀏覽器進(jìn)程。

你有兩種方式殺掉 worker 進(jìn)程：在 worker 里和在 worker 外。我認(rèn)為最好的處理 worker 生命周期的地方是在主頁(yè)面里，但這也要取決于你代碼的具體情況。

殺掉一個(gè) worker 實(shí)例，在外部可以直接調(diào)用 terminate()方法，這種方法可以立即殺掉它，釋放所有它正在使用的資源，如果它正在運(yùn)行，也會(huì)立即終止。

如果你想要讓 worker 自己去管理它的生命周期，可以直接在 worker 代碼中調(diào)用stop()方法。

不管使用哪種方法，worker 都會(huì)停止，銷毀所有資源。

如果你想使用一種“一次性”的 worker，比如需要做一些復(fù)雜運(yùn)算之后就不再使用了，也要確保在 onerror 事件中去銷毀它們，這樣有利于規(guī)避一些難以發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。

worker.onerror = (e) => {

    worker.terminate();

    reject(e);

};

worker.onmessage = (e) => {

    worker.terminate();

    resolve(e.data);

}

 2   行內(nèi) Workers

有些時(shí)候?qū)?worker 代碼寫到一個(gè)外部文件可能會(huì)使原本簡(jiǎn)單的問(wèn)題變得復(fù)雜，幸運(yùn)的是，workers 也可以用一個(gè) Blob 來(lái)初始化。

寫一個(gè)行內(nèi) worker ，參考如下代碼段：

<!-- http:///a/6454685/2032154 -->

<script id='worker' type='javascript/worker'>

    // Put your worker code here

</script>

const code = URL.createObjectURL(new Blob([

    document.getElementById('worker').textContent

]));

const worker = new Worker(code);

這樣你就創(chuàng)建了一個(gè)全局的 ObjectURL，但別忘了當(dāng)不需要的時(shí)候要銷毀它：

worker.terminate();

URL.revokeObjectURL(code);

 3   Workers 嵌套

理論上，你可以嵌套使用 worker，就像在主線程中定義一個(gè) worker 一樣。這里有一個(gè)簡(jiǎn)單的 例子。但是不幸的是在 Chrome 中一直存在一個(gè) bug ，讓我們不能愉快的玩耍，或許以后這個(gè) bug 會(huì)修復(fù)，但是目前來(lái)說(shuō)還是沒(méi)有太多進(jìn)展，所以你最好不要使用。

數(shù)據(jù)傳遞

在 worker 數(shù)據(jù)傳遞的過(guò)程中有些需要注意的邊緣情況。你可以傳遞數(shù)值，字符串，數(shù)組，也可以傳遞序列化/反序列化的對(duì)象。然而，你卻不應(yīng)該依賴序列化來(lái)保持?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實(shí)際上，postMessage 用到了一種 數(shù)據(jù)克隆算法，它會(huì)生成一些額外的屬性比如 RegExps 和 Blobs 以及一些循環(huán)引用。

這就是說(shuō)，你需要將你要傳遞的數(shù)據(jù)最小化。你不可以傳遞 functions ,即使是支持的類型也會(huì)有一些限制，這些也很容易產(chǎn)生一些難以發(fā)現(xiàn)的 bug。如果你將你的 API 定義為只傳遞字符串，數(shù)值，數(shù)組和對(duì)象的話，那你可能會(huì)避過(guò)這些問(wèn)題。

循環(huán)引用

如果你有一個(gè)很復(fù)雜的對(duì)象，那么里面很可能存在循環(huán)引用，這時(shí)如果你將它序列化成 JSON，你將會(huì)得到一個(gè) TypeError: Converting circular structure to JSON.

let a = {};

let b = {a};

a.b = b;

JSON.stringify({a,b}); // Error

然而你可以在 postMessage 中放心的使用，從而你就可以在 worker 中使用。

Transferable objects

為了防止同時(shí)修改同一變量的場(chǎng)景，你傳遞給 postMessage 的所有變量都會(huì)復(fù)制一份，這樣確保了你多個(gè)線程不會(huì)修改同一個(gè)變量。但如果你想要傳一個(gè)非常大的數(shù)據(jù)的話，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)復(fù)制操作是很慢的。比如，如果你在做一些圖片相關(guān)的運(yùn)算，你可能會(huì)傳遞整個(gè)圖片信息，就可能會(huì)遇到復(fù)制性能的瓶頸。

好在有 transferable object ，用 transfer 來(lái)代替 copy,比如ArrayBuffer 是transferable對(duì)象，而我們可以把任何類型的對(duì)象放在 ArrayBuffer 中。

如果你 transfer 一個(gè)對(duì)象，之前擁有它的線程被鎖定權(quán)限，它確保了數(shù)據(jù)沒(méi)有復(fù)制之前，不會(huì)被同時(shí)修改。

這時(shí) postMessage 的代碼段就有點(diǎn)尷尬了：

const ab = new ArrayBuffer(100);

console.log(ab.byteLength); // 100

worker.postMessage(ab, [ab]);

console.log(ab.byteLength); // 0

確保在 postMessage 中傳遞第二個(gè)參數(shù)，否則數(shù)據(jù)將會(huì)被復(fù)制。

const ab = new ArrayBuffer(100);

console.log(ab.byteLength); // 100

worker.postMessage(ab);

console.log(ab.byteLength); // 100

 4   Webpack

在 Webpack 中使用 Web worker 時(shí)，你需要用 worker-loader。將它添加到 package.json 中的 devDependencies，然后運(yùn)行 npm install，就可以了。

用到 worker 時(shí)，只需要 require 它。

const workerCode = require('worker!./worker.js');

...

const worker = new workerCode();

這樣就初始化了 worker，然后就像上面講的一樣使用 worker。

如果需要使用行內(nèi) worker，你需要傳遞 inline 參數(shù)給 loader。

const workerCode = require('worker?inline!./worker.js');

...

const worker = new workerCode();

在 worker 中你也可以 import 模塊。

import fibonacci from './fibonacci.js';

...

const result = fibonacci(num);

缺點(diǎn)

在 Webpack 中使用 worker 很簡(jiǎn)單，但是在使用時(shí)也有一些坑值得你注意。

首先，無(wú)法將代碼共用部分提取出來(lái)。如果你的 worker 中依賴一段共用代碼，你只能把代碼添加到 worker 中，不管其他地方是否也用到同樣的代碼。而且如果你多個(gè) worker 要用同樣的庫(kù)，你也需要在每個(gè) worker 中引入它們。

你可能會(huì)想如果你不用 worker-loader，然后用CommonsChunkPlugin指定一個(gè)新的入口,可能會(huì)解決這個(gè)問(wèn)題。但是不幸的是 worker 不像是瀏覽器 window ，一些 feature 不可用，所以一些代碼必須要引入。

同時(shí)，用行內(nèi) worker 也不會(huì)解決問(wèn)題，共用的代碼依然會(huì)出現(xiàn)在多個(gè)地方。

第二點(diǎn)缺點(diǎn)是，行內(nèi) worker 可能會(huì)導(dǎo)致 ObjectURLs內(nèi)存泄露.它們被創(chuàng)建出來(lái)以后就不會(huì)被釋放。這雖然不是一個(gè)大問(wèn)題，但是如果你有很多“一次性” worker 的話，就會(huì)影響性能。

綜上所述，我個(gè)人建議是使用標(biāo)準(zhǔn)的 worker，注意在 worker 中引入了什么。還要注意使用緩存。

 5   IFrames Web worker

IFrames Web worker 和 IFrame 很像，而且印象中 IFrame 也可以實(shí)現(xiàn)多線程。但是 IFrame 存在一些不是線程安全 API，比如 DOM 相關(guān)，瀏覽器不能為他們生成新的線程，參考這里.

在 IFrame 跨域中，很多 API 它都沒(méi)有權(quán)限，也只能通過(guò) postMessage，就像 Web Worker 一樣。理論上，瀏覽器可以在不同的線程中運(yùn)行 IFrame，也就可以用 IFrame 實(shí)現(xiàn)多線程。

但是實(shí)際并非如此，它還是單線程的，瀏覽器不會(huì)給它們額外的線程。

 6   總結(jié)

Web Worker 解決了 JavaScript 一直以來(lái)的大難題，盡管它的語(yǔ)法有些奇怪而且有很多限制，但是它卻可以真真正正的解決問(wèn)題。從另外一方面來(lái)講，它也還是個(gè)嬰兒，某些方面還不是很成熟，不能讓我們完全依賴，所以這個(gè)技術(shù)普及還有一段距離，目前適用場(chǎng)景也比較局限。

所以說(shuō)，如果你需要做多線程，不要再等待其他的什么技術(shù)，學(xué)習(xí) web worker 的邊緣問(wèn)題，避開(kāi)它的坑，你就可以很好的提高用戶體驗(yàn)。