深入理解JavaScript中的并行处理

为什么说多线程如此重要?这是个值得思考的问题。一直以来,派生线程以一种优雅的方式实现了对同一个进程中任务的划分。操作系统负责分配每个线程的时间片,具有高优先级并且任务繁重的线程将分配到更多的时间片,而低优先级空闲的线程只能分到较少的时间片。

虽然多线程如此重要,但JavaScript却并没有多线程的能力。幸运的是,随着 Web Worker 的普及,我们终于可以在后台线程来处理资源密集型的计算了。而不好的方面是,目前制定的标准只适用于当前的生态系统,这有时候就比较尴尬了。如果你了解其他从一开始就支持多线程的语言的话,你可能会发现很多的限制,远非仅仅是实例化一个新线程,然后你操控这个实例就能实现多线程。

这篇文章主要来介绍 Web Worker,包括什么时候使用,该怎么使用,它有什么奇怪的特性,会介绍在 Webpack 中如何使用它,还有可能遇到的一些坑。

一、Web Workers

Web Worker 可能是在 JavaScript 中唯一可以真正实现多线程的方法了。我们需要按照下面的方式创建 worker :

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

上面就定义了一个 Worker 实例,然后你可以通过 postMessage 与 worker 通信,就像和 iFrame 通信一样,只不过不存在跨域的问题,不需要验证跨域。

worker.postMessage(num);

在 worker 代码中,你需要监听这些事件:

onmessage = (e) => { // e.data will contain the value passed };

这种方式是双向的,所以你也可以从 worker 中 postMessage 给我们的主程序。

在 worker 代码中:

postMessage(result);

在主程序中:

worker.onmessage = (e) => {}

这就是 worker 最基本的用法。

异常处理

在你的 worker 代码中,有很多种方式来处理异常,比如你可以 catch 之后通过 postMessage 传递,这样可能需要多些一些代码,但是确实最有效也最安全的。

另一种方式是用 onerror 事件,这种方式可以捕捉所有未处理的异常,并且交给调用方来决定如何处理。调用方式很简单:

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

为了调试方便,异常对象中还有一些额外的字段比如:filename,lineno,colno.

回收

将不需要的 worker 回收是非常重要的,worker 会生成真正的操作系统线程,如果你发现与很多 worker 线程同时运行,你可以通过很简单的杀掉浏览器进程。

你有两种方式杀掉 worker 进程:在 worker 里和在 worker 外。我认为最好的处理 worker 生命周期的地方是在主页面里,但这也要取决于你代码的具体情况。

杀掉一个 worker 实例,在外部可以直接调用 terminate()方法,这种方法可以立即杀掉它,释放所有它正在使用的资源,如果它正在运行,也会立即终止。

如果你想要让 worker 自己去管理它的生命周期,可以直接在 worker 代码中调用stop()方法。

不管使用哪种方法,worker 都会停止,销毁所有资源。

如果你想使用一种“一次性”的 worker,比如需要做一些复杂运算之后就不再使用了,也要确保在 onerror 事件中去销毁它们,这样有利于规避一些难以发现的问题。

worker.onerror = (e) => { worker.terminate(); reject(e); }; worker.onmessage = (e) => { worker.terminate(); resolve(e.data); }

二、行内 Workers

有些时候将 worker 代码写到一个外部文件可能会使原本简单的问题变得复杂,幸运的是,workers 也可以用一个 Blob 来初始化。

写一个行内 worker ,参考如下代码段:

<!-- --> <script type="javascript/worker"> // Put your worker code here </script> const code = URL.createObjectURL(new Blob([ document.getElementById("worker").textContent ])); const worker = new Worker(code);

这样你就创建了一个全局的 ObjectURL,但别忘了当不需要的时候要销毁它:

worker.terminate(); URL.revokeObjectURL(code);

三、Workers 嵌套

理论上,你可以嵌套使用 worker,就像在主线程中定义一个 worker 一样。这里有一个简单的 例子。但是不幸的是在 Chrome 中一直存在一个 bug ,让我们不能愉快的玩耍,或许以后这个 bug 会修复,但是目前来说还是没有太多进展,所以你最好不要使用。

数据传递

在 worker 数据传递的过程中有些需要注意的边缘情况。你可以传递数值,字符串,数组,也可以传递序列化/反序列化的对象。然而,你却不应该依赖序列化来保持数据结构,实际上,postMessage 用到了一种 数据克隆算法,它会生成一些额外的属性比如 RegExps 和 Blobs 以及一些循环引用。

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