PWA探索与实践之三：WebWorkers的使用

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。

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：

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

HTML页面：test.html

<!DOCTYPE HTML>
<html>
<head>
 <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"/>
 <script type="text/javascript">
//WEB页主线程
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
 worker.postMessage("hello world");     //向worker发送数据
 worker.onmessage =function(evt){     //接收worker传过来的数据函数
   console.log(evt.data);              //输出worker发送来的数据
 }
 </script>
 </head>
 <body></body>
</html>

用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。

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：

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

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：

//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));
};

HTML页面：fibonacci.html

<!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.addEventListener('message', function(event) {
        var timer2 = (new Date()).valueOf();
           console.log( '结果：'+event.data, '时间:'+ timer2, '用时：'+ ( timer2  - timer ) );
      }, false);
      var timer = (new Date()).valueOf();
      console.log('开始计算：40','时间:'+ timer );
      setTimeout(function(){
          console.log('定时器函数在计算数列时执行了', '时间:'+ (new Date()).valueOf() );
      },1000);
      worker.postMessage(40);
      console.log('我在计算数列的时候执行了', '时间:'+ (new Date()).valueOf() );
  }  
  </script>
</head>
<body>
</body>
</html>

在Chrome中打开fibonacci.html，控制台得到如下输出：

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

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

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

// /aj/webWorker/core.js
function $E(id) {
    return document.getElementById(id);
}
onload =function() {
    //通过web worker加载
    $E('workerLoad').onclick =function() {
        var url ='http://js.wcdn.cn/aj/mblog/face2';
        var d = (new Date()).valueOf();
        var worker =new Worker(url);
        worker.onmessage =function(obj) {
            console.log('web worker: '+ ((new Date()).valueOf() - d));
        };
    };
    //通过jsonp加载
    $E('jsonpLoad').onclick =function() {
        var url ='http://js.wcdn.cn/aj/mblog/face1';
        var d = (new Date()).valueOf();
        STK.core.io.scriptLoader({
            method:'post',
            url : url,
            onComplete : function() {
                console.log('jsonp: '+ ((new Date()).valueOf() - d));
            }
        });
    };
    //通过ajax加载
    $E('ajaxLoad').onclick =function() {
        var url ='http://js.wcdn.cn/aj/mblog/face';
        var d = (new Date()).valueOf();
        STK.core.io.ajax({
            url : url,
            onComplete : function(json) {
                console.log('ajax: '+ ((new Date()).valueOf() - d));
            }
        });
    };
};

HTML页面：/aj/webWorker/worker.html

<!DOCTYPE HTML>
<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"/>
<title>Worker example: load data</title>
<script src="http://js.t.sinajs.cn/STK/js/gaea.1.14.js" type="text/javascript"></script>
<script type="text/javascript" src="http://js.wcdn.cn/aj/webWorker/core.js"></script>
</head>
<body>
    <input type="button" id="workerLoad" value="web worker加载"></input>
    <input type="button" id="jsonpLoad" value="jsonp加载"></input>
    <input type="button" id="ajaxLoad" value="ajax加载"></input>
</body>
</html>

设置HOST

1	127.0.0.1 js.wcdn.cn

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
2
3

web worker: 174
jsonp: 25
ajax: 38

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。

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

参考资料
初探 HTML5 Web Workers