js中【Worker】相关知识点详细解读

什么是 JavaScript 中的 Worker？

JavaScript 中的 Worker 是一个可以在后台线程中运行代码的 API，这样可以避免主线程（通常是 UI 线程）被阻塞。使用 Worker 时，JavaScript 可以在多线程环境中工作，解决了单线程的瓶颈问题。

通常情况下，JavaScript 是单线程的，也就是所有的代码（包括 DOM 操作和事件处理等）都在同一个线程里执行。如果某段代码需要大量计算，或者运行时间过长，会阻塞整个页面，导致界面卡顿甚至崩溃。Worker 提供了一种将复杂或耗时的任务分配到后台线程执行的方法。

Worker 的核心特点：

后台线程：Worker 代码在与主线程不同的后台线程中执行。
无阻塞：可以处理计算密集型任务而不阻塞主线程。
无 DOM 访问：Worker 不能直接访问主线程中的 DOM（文档对象模型），它们只能通过消息与主线程进行通信。
消息传递：主线程和 Worker 通过 postMessage() 和 onmessage 事件来交换数据。

基本使用

JavaScript 中有几种 Worker，不同 Worker 的用法略有区别：

Web Worker：标准的 Worker，用于网页中的后台线程。
Service Worker：专门用于网络请求的 Worker。
Shared Worker：可以被多个脚本或页面共享的 Worker。

下面我们先来重点讲解 Web Worker 的使用。

创建 Web Worker

你需要创建一个单独的 JavaScript 文件作为 Worker 的入口点，然后在主线程中启动 Worker。假设我们有一个需要在 Worker 中运行的文件 worker.js，并且有一个主线程脚本 main.js。

1. 创建 Worker 文件

首先，我们编写一个 worker.js 文件，里面包含 Worker 将要执行的代码：

// worker.js
// Worker 内部不能访问 DOM，但可以执行任何复杂的计算任务
self.onmessage = function(event) {
    // 接收主线程发送的数据
    const number = event.data;

    // 进行耗时的计算任务，比如计算一个数的平方
    const result = number * number;

    // 将结果返回给主线程
    self.postMessage(result);
};

self 是 Worker 内部的全局对象，它相当于主线程中的 window，但没有 UI 相关的 API（比如不能操作 DOM）。onmessage 监听主线程发送的数据，而 postMessage 用于将结果返回给主线程。

2. 在主线程中创建 Worker

接下来，我们在 main.js 中创建并使用 Worker：

// main.js
// 创建一个新的 Worker 实例，指向 worker.js 文件
const worker = new Worker('worker.js');

// 主线程向 Worker 发送消息
worker.postMessage(10); // 发送数字 10，Worker 将计算 10 的平方

// 监听 Worker 返回的消息
worker.onmessage = function(event) {
    console.log('从 Worker 接收到的数据:', event.data); // 输出: 100
};

// 错误处理
worker.onerror = function(error) {
    console.error('Worker 出现错误:', error.message);
};

在这个例子中，postMessage() 方法用于从主线程向 Worker 发送数据，onmessage 方法用于监听 Worker 处理完任务后返回的数据。Worker 可以用于运行像计算密集型任务（如数学运算、数据处理）而不会影响主线程的流畅性。

3. 停止 Worker

当任务完成后，可以选择手动终止 Worker：

// 终止 Worker
worker.terminate();

一旦 terminate() 被调用，Worker 将立即停止执行，并且不会再处理任何任务。适当终止 Worker 可以节省系统资源。

使用 Worker 传递复杂数据

Worker 不仅可以处理简单的数据类型（如数字和字符串），还可以传递更复杂的数据（如对象和数组）。这里我们扩展上面的例子，传递一个对象到 Worker 并让 Worker 处理它：

// worker.js
self.onmessage = function(event) {
    const data = event.data;
    
    // 假设传入的是一个对象，我们对它的属性进行处理
    const result = {
        squared: data.number * data.number,
        doubled: data.number * 2
    };
    
    // 返回结果给主线程
    self.postMessage(result);
};

// main.js
const worker = new Worker('worker.js');

// 向 Worker 发送一个对象
worker.postMessage({ number: 5 });

// 监听 Worker 返回的对象
worker.onmessage = function(event) {
    const result = event.data;
    console.log('平方:', result.squared);   // 输出: 25
    console.log('翻倍:', result.doubled);  // 输出: 10
};

Worker 的局限性

无法访问 DOM：Worker 不能直接操作 DOM。如果你需要进行与 UI 相关的操作，必须通过 postMessage() 与主线程通信。
同源策略：Worker 脚本必须与页面脚本同源，不能跨域加载 Worker 文件。
性能开销：虽然 Worker 可以提高性能，但创建 Worker 本身也有一定的开销，特别是创建大量 Worker 时会增加资源消耗。
脚本文件：创建 Worker 必须通过外部文件，不能直接在同一个脚本内定义 Worker 的代码。

实际场景中的应用

处理大数据：Worker 常用于数据密集型计算（如图像处理、文件解析、复杂算法）。
保持 UI 流畅：在不阻塞用户界面的情况下执行长时间运行的任务。
实时数据处理：通过 Worker 进行后台的数据处理、文件操作等，不会影响页面的响应速度。

示例：使用 Worker 处理大量数据

// worker.js
self.onmessage = function(event) {
    const data = event.data;
    const processedData = data.map(item => item * 2); // 模拟处理大量数据
    self.postMessage(processedData);
};

// main.js
const worker = new Worker('worker.js');

// 模拟大量数据
//'-'是占位符，表示不关心这个参数的值，它是Array.from方法的第一个参数，即生成数组时当前元素的值
//i是第二个参数，表示当前数组元素的索引
const largeArray = Array.from({ length: 1000000 }, (_, i) => i);

worker.postMessage(largeArray);

worker.onmessage = function(event) {
    console.log('处理完成的数据:', event.data); // 将显示处理后的数据
};

在这个例子中，我们生成了一个包含百万个元素的数组并交给 Worker 处理。处理完成后，Worker 将返回一个新的数组给主线程。

总结

JavaScript 中的 Worker API 是一种强大的工具，能够帮助开发者处理耗时任务，避免页面卡顿。它主要通过后台线程执行代码，避免阻塞主线程，并通过消息传递与主线程进行通信。

关键点回顾：

Worker 是运行在后台线程中的脚本，主线程与 Worker 通过 postMessage() 和 onmessage 通信。
Worker 不能访问 DOM，但适合用于计算密集型任务。
创建 Worker 有一定开销，建议合理使用，尤其是在多 Worker 环境下。

可以尝试将复杂计算任务移到 Worker 中，这样可以提高用户体验并保持应用的流畅性。