webWorker解决单线程中的一些小问题和性能优化

背景

js是单线程这是大家都知道，为了防止多个线程同时操作DOM，这个导致一个复杂的同步问题。比如，假定JavaScript同时有两个线程，一个线程在某个DOM节点上添加内容，另一个线程删除了这个节点，这时浏览器应该以哪个线程为准。

webWorker

web worker是 HTML5 标准的一部分，这一规范定义了一套 API，允许我们在 js 主线程之外开辟新的 Worker 线程，并将一段 js 脚本运行其中，它赋予了开发者利用 js 操作多线程的能力。

因为是独立的线程，Worker 线程与 js 主线程能够同时运行，互不阻塞。所以，在我们有大量运算任务时，可以把运算任务交给 Worker 线程去处理，当 Worker 线程计算完成，再把结果返回给 js 主线程。这样，js 主线程只用专注处理业务逻辑，不用耗费过多时间去处理大量复杂计算，从而减少了阻塞时间，也提高了运行效率，页面流畅度和用户体验自然而然也提高了。

常见问题

场景一：人脸识别和活体检测

在这两个场景中会通过ws实时上传图片（加密）

这里面主要是两个问题：

（1）图片加密频繁操作，导致占用主线程，页面出现卡顿卡死情况

（2）定时器延时，上面操作导致定时器并不是开始规定的5秒可能是7秒8秒

场景二：大规模数据上传

比如有个项目前端拿到很大量据需要，需要后处理后再上传服务器。

处理数据可能会占用主线程导致页面显示不流程，卡顿等情况

场景三：请求过于频繁，读写操作过多

同上

场景四：视频音频转码、转格式、加密等操作。

和场景一一样，大量耗费计算资源。阻塞主线程，导致页面流畅度下降，响应降低。

解决以上问题可以考虑使用webwork

怎么使用？

要使用先了解它

Web Worker的限制

1、在 Worker 线程的运行环境中没有 window 全局对象，也无法访问 DOM 对象。

2、Worker中只能获取到部分浏览器提供的 API，如定时器、navigator、location、XMLHttpRequest等。

3、由于可以获取XMLHttpRequest 对象，可以在 Worker 线程中执行ajax请求。

4、每个线程运行在完全独立的环境中，需要通过postMessage、 message事件机制来实现的线程之间的通信。
worker.postMessage:

向 worker 的内部作用域发送一个消息，消息可由任何 JavaScript 对象组成

worker.terminate:

立即终止 worker。该方法并不会等待 worker 去完成它剩余的操作；worker 将会被立刻停止

worker.onmessage:

当 worker 的父级接收到来自其 worker 的消息时，会在 Worker 对象上触发message 事件

worker.onerror:

当 worker 出现运行中错误时，它的 onerror事件处理函数会被调用。它会收到一个扩展了

ErrorEvent 接口的名为 error 的事件

我直接上代码，我常用（不,是只会）vue，看在项目是怎么使用的。

我写了几个worker.js

1：msg.worker.js 为了消息推送

onmessage = function(e) {
  console.log(e)
  postMessage(e.data.num);
  // close();
}

import MsgWorker from "./demo/msg.worker"; 

// mounted  初始化
this.msgWorker = new MsgWorker ();
 
this.worker.onmessage = (event) => {
   console.log(event.data);
   this.result = event.data;
   console.log("主线程收到回复，即将关闭worker连接", this.index);
   // this.worker.terminate();
};

methods: {
   useWorker() {
      this.msgWorker.postMessage({ text: "当前时间：", num: Date.now() });
    },
  },

想想：他能干嘛?

利用策略模式，全局监听操作，和vue Bus 功能一样，使用在页面交互功能一样。

有人说和写个全局方法不一样吗？

不一样，它不占用js的主线程

2：time.worker.js添加定时器

onmessage = function (e) {
  setTimeout(() => {
    postMessage(Date.now());
  }, e.data.time);
  // close();
};

import TimeWorker from "./demo/time.worker";

//初始化mounted
mounted() {
    this.timeWorker = new TimeWorker();
    this.timeWorker.onmessage = (event) => {
      this.result = event.data;
      console.log("定时完成");
    };
  },
//方法调用
 methods: {
    useWorker() {
      this.timeWorker.postMessage({ time: 10000 });
    },
  },

定时器能干嘛？如果进来先执行 上面定时器useWorker() 再执行下面计算demo（）

它能定时输出时间，不被js主线程阻塞影响。

 demo() {
  console.log("Start", Date.now());
  let i = 0;
  for (let index = 0; index < 100000000000; index++) {
    i += index;
  }
  console.log(i, Date.now())
  console.log("End", Date.now());
}

3：canvas.worker.js canvas绘制

<template>
  <div class="canvas-demo">
    <button @click="makeWorker">开始绘图</button>
    <canvas id="myCanvas" width="300" height="150"></canvas>
  </div>
</template>

<script>
import Worker from "./demo/canvas.worker";

export default {
  methods: {
    makeWorker() {
      let worker = new Worker();
      let htmlCanvas = document.getElementById('myCanvas');
      // 使用canvas的transferControlToOffscreen函数获取一个OffscreenCanvas对象
      let offscreen = htmlCanvas.transferControlToOffscreen();
      // 注意：第二个参数不能省略
      worker.postMessage({ canvas: offscreen }, [offscreen]);
    }
  }
};
</script>

<style lang="less">
.canvas-demo {
  padding: 20px;
}
</style>

canvas.worker.js

onmessage = function (e) {
  // 使用OffscreenCanvas（离屏Canvas）
  let canvas = e.data.canvas;
  // 获取绘图上下文
  let ctx = canvas.getContext('2d');
  // 绘制一个圆弧
  ctx.beginPath(); // 开启路径
  ctx.arc(150, 75, 50, 0, Math.PI * 2);
  ctx.fillStyle = '#333333'; //设置填充颜色
  ctx.fill(); //开始填充
  ctx.stroke();
};

4：xhrWorker.js接口调用

<template>
  <div>
    <button @click="useWorker">开始线程</button>
  </div>
</template>

<script>
import { fetchApi} from "./demo/xhrWorker.js";
export default {
  data() {
    return {
      worker: null,
    };
  },
  mounted() {
    const blob = fetchApi();
    this.worker = new Worker(blob); // 使用上面import进来的js，名字为 demo.worker.worker.js，不可配置，路径相对比较灵活，需要worker-loader
    this.worker.onmessage = (event) => {
      console.log(event.data);
      console.log("主线程收到回复，即将关闭worker连接", event.data);
      // this.worker.terminate();
    };
    this.worker.onerror = (event) => {
      console.log(event.data);
    };
  },
  methods: {
    useWorker() {
      this.worker.postMessage({
        url: `http://xx.xx.xx.xx:8888/login`,
        data: {
          password: "admin",
          username: "admin123456",
        },
        responseType: "json",
        method: "POST",
        id: Date.now(),
      });
    },
  },
  // 页面关闭，如果还没有计算完成，要销毁对应线程
  beforeDestroy() {},
};
</script>

xhrWorker.js 我尝试将他写成 xhr.worker.js 结果获取不到fetchApi方法，可以注意下

export function fetchApi() {
  const workerCode = `
self.addEventListener('message', async function (e) {
  const { url, data, responseType, method, id } = e.data
  const xhr = new XMLHttpRequest()
  xhr.open(method, url, true)
  xhr.responseType = responseType
  xhr.setRequestHeader('Content-Type', 'application/json')

  xhr.onload = function () {
    if (xhr.status === 200) {
      self.postMessage({
        xhrRes: xhr.response, 
        id
      })
    } else {
      self.postMessage({ error: 'error' })
    }
  }

  xhr.onerror = function () {
    self.postMessage({ error: 'error' })
  }

  xhr.send(JSON.stringify(data))
})
`

  const blob = new Blob([workerCode], { type: 'application/javascript' })
  const blobUrl = URL.createObjectURL(blob)

  return blobUrl
}

5：dataWorker.js数据计算

<template>
  <div>
    <div class="data-lsit">
      <div class="=data-item" v>
          <span>数据</span>

      </div>

    </div>


    <button @click="makeWorker">开始线程</button>
    <!--在计算时 往input输入值时 没有发生卡顿-->
    <p><input type="text" /></p>
  </div>
</template>

<script>
import Worker from "./demo/math.worker";

export default {
  data() {
    // 模拟数据
    let arr = new Array(20).fill(1).map(() => Math.random() * 10000);
    let weightedList = new Array(100000)
      .fill(1)
      .map(() => Math.random() * 10000);
    let calcList = [
      { type: "sum", name: "总和" },
      { type: "average", name: "算术平均" },
      { type: "weightedAverage", name: "加权平均" },
      { type: "max", name: "最大" },
      { type: "middleNum", name: "中位数" },
      { type: "min", name: "最小" },
      { type: "variance", name: "样本方差" },
      { type: "popVariance", name: "总体方差" },
      { type: "stdDeviation", name: "样本标准差" },
      { type: "popStandardDeviation", name: "总体标准差" },
    ];
    return {
      workerList: [], // 用来存储所有的线程
      calcList, // 计算类型
      arr, // 数据
      weightedList, // 加权因子
    };
  },
  methods: {
    makeWorker() {
      this.calcList.forEach((item) => {
        let workerName = `worker${this.workerList.length}`;
        let worker = new Worker();
        let start = performance.now();
        worker.postMessage({
          arr: this.arr,
          type: item.type,
          weightedList: this.weightedList,
        });
        worker.addEventListener("message", (e) => {
          worker.terminate();

          let tastName = "";
          this.calcList.forEach((item) => {
            if (item.type === e.data.type) {
              item.value = e.data.value;
              tastName = item.name;
            }
          });

          let end = performance.now();
          let duration = end - start;
          console.log(`当前任务: ${tastName}, 计算用时: ${duration} 毫秒`);
        });
        this.workerList.push({ [workerName]: worker });
      });
    },
    clearWorker() {
      if (this.workerList.length > 0) {
        this.workerList.forEach((item, key) => {
          item[`worker${key}`].terminate && item[`worker${key}`].terminate(); // 终止所有线程
        });
      }
    },
  },
  // 页面关闭，如果还没有计算完成，要销毁对应线程
  beforeDestroy() {
    this.clearWorker();
  },
};
</script>

import { create, all } from 'mathjs'
const config = {
  number: 'BigNumber',
  precision: 20 // 精度
}
const math = create(all, config);

//加
const numberAdd = (arg1,arg2) => {
  return math.number(math.add(math.bignumber(arg1), math.bignumber(arg2)));
}
//减
const numberSub = (arg1,arg2) => {
  return math.number(math.subtract(math.bignumber(arg1), math.bignumber(arg2)));
}
//乘
const numberMultiply = (arg1, arg2) => {
  return math.number(math.multiply(math.bignumber(arg1), math.bignumber(arg2)));
}
//除
const numberDivide = (arg1, arg2) => {
  return math.number(math.divide(math.bignumber(arg1), math.bignumber(arg2)));
}

// 数组总体标准差公式
const popVariance = (arr) => {
  return Math.sqrt(popStandardDeviation(arr))
}

// 数组总体方差公式
const popStandardDeviation = (arr) => {
  let s,
    ave,
    sum = 0,
    sums= 0,
    len = arr.length;
  for (let i = 0; i < len; i++) {
    sum = numberAdd(Number(arr[i]), sum);
  }
  ave = numberDivide(sum, len);
  for(let i = 0; i < len; i++) {
    sums = numberAdd(sums, numberMultiply(numberSub(Number(arr[i]), ave), numberSub(Number(arr[i]), ave)))
  }
  s = numberDivide(sums,len)
  return s;
}

// 数组加权公式
const weightedAverage = (arr1, arr2) => { // arr1: 计算列，arr2: 选择的权重列
  let s,
    sum = 0, // 分子的值
    sums= 0, // 分母的值
    len = arr1.length;
  for (let i = 0; i < len; i++) {
    sum = numberAdd(numberMultiply(Number(arr1[i]), Number(arr2[i])), sum);
    sums = numberAdd(Number(arr2[i]), sums);
  }
  s = numberDivide(sum,sums)
  return s;
}

// 数组样本方差公式
const variance = (arr) => {
  let s,
    ave,
    sum = 0,
    sums= 0,
    len = arr.length;
  for (let i = 0; i < len; i++) {
    sum = numberAdd(Number(arr[i]), sum);
  }
  ave = numberDivide(sum, len);
  for(let i = 0; i < len; i++) {
    sums = numberAdd(sums, numberMultiply(numberSub(Number(arr[i]), ave), numberSub(Number(arr[i]), ave)))
  }
  s = numberDivide(sums,(len-1))
  return s;
}

// 数组中位数
const middleNum = (arr) => {
  arr.sort((a,b) => a - b)
  if(arr.length%2 === 0){ //判断数字个数是奇数还是偶数
    return numberDivide(numberAdd(arr[arr.length/2-1], arr[arr.length/2]),2);//偶数个取中间两个数的平均数
  }else{
    return arr[(arr.length+1)/2-1];//奇数个取最中间那个数
  }
}

// 数组求和
const sum = (arr) => {
  let sum = 0, len = arr.length;
  for (let i = 0; i < len; i++) {
    sum = numberAdd(Number(arr[i]), sum);
  }
  return sum;
}

// 数组平均值
const average = (arr) => {
  return numberDivide(sum(arr), arr.length)
}

// 数组最大值
const max = (arr) => {
  let max = arr[0]
  for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
    if(max < arr[i]) {
      max = arr[i]
    }
  }
  return max
}

// 数组最小值
const min = (arr) => {
  let min = arr[0]
  for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
    if(min > arr[i]) {
      min = arr[i]
    }
  }
  return min
}

// 数组有效数据长度
const count = (arr) => {
  let remove = ['', ' ', null , undefined, '-']; // 排除无效的数据
  return arr.filter(item => !remove.includes(item)).length
}

// 数组样本标准差公式
const stdDeviation = (arr) => {
  return Math.sqrt(variance(arr))
}

// 数字三位加逗号，保留两位小数
const formatNumber = (num, pointNum = 2) => {
  if ((!num && num !== 0) || num == '-') return '--'
  let arr = (typeof num == 'string' ? parseFloat(num) : num).toFixed(pointNum).split('.')
  let intNum = arr[0].replace(/\d{1,3}(?=(\d{3})+(.\d*)?$)/g,'$&,')
  return arr[1] === undefined ? intNum : `${intNum}.${arr[1]}`
}

onmessage = function (e) {

  let {arr, type, weightedList} = e.data
  let value = '';
  switch (type) {
    case 'sum':
      value = formatNumber(sum(arr));
      break
    case 'average':
      value = formatNumber(average(arr));
      break
    case 'weightedAverage':
      value = formatNumber(weightedAverage(arr, weightedList));
      break
    case 'max':
      value = formatNumber(max(arr));
      break
    case 'middleNum':
      value = formatNumber(middleNum(arr));
      break
    case 'min':
      value = formatNumber(min(arr));
      break
    case 'variance':
      value = formatNumber(variance(arr));
      break
    case 'popVariance':
      value = formatNumber(popVariance(arr));
      break
    case 'stdDeviation':
      value = formatNumber(stdDeviation(arr));
      break
    case 'popStandardDeviation':
      value = formatNumber(popStandardDeviation(arr));
      break
    }

  // 发送数据事件
  postMessage({type, value});
}

总结

以上列子分了五个场景，直接引入项目就可以测试，最后一个例子请参考：一文彻底了解Web Worker，十万条数据都是弟弟附带源码。

写这篇文章为了巩固下webWorker的使用，希望能对你们有所帮助，如果有帮助请点个赞。谢了