Webpack 下使用 web workers 及 基本原理 和 应用场景

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一：web workers的基本原理

我们都知道，我们的javascript采用的是单线程模型，所有的任务都在一个主线程中完成，一次只能执行一个任务，如果有多个任务需要被执行的话，那么后面的任务会依次排队等着，那么这种情况下，如果我们需要处理大量的计算逻辑的时候，那么就会比较耗时，那么用户界面就很有可能出现假死的状态，或者浏览器被直接卡死，这样非常影响用户体验。这个时候我们的web workers就出现了，来解决这样类似的问题。

我们可以把javascrpt单线程模式理解我们日常生活中的快餐收银员可能会更好的理解，我们平时吃快餐依次排队，然后结账，目前只有一个收银员结账，所有的人都要排队依次来，那假如说某个人拿了很多很多菜，收营员需要慢慢的算账到底要收多少钱，那么这个时候一般会要多点时间，那么其他人就在后面排着队等着，等前面的结账完成后，再依次去结账，这样就会很耗时，那假如现在收银员有2个或更多的地方结账的话，我们就可以到其他人少的地方去结账了，这样就可以使速度更快的去完成某个任务，其实现在我们的 web workers 也是这么一种机制，一些复杂业务逻辑，我们的主线程可以把这些任务交给 web workers子线程去处理，子线程处理完成后，会把结果返回给主线程，然后我们的主线程就执行。

web workers的作用：它使用javascript创建workers线程，我们浏览器主线程可以把一些复杂的业务处理逻辑交给worker线程去运行，在我们的主线程运行的同时，我们的worker线程也在后台运行，两者互补干扰。等到worker线程完成计算任务的时候，会再把结果返回给主线程。这样的优点是：一些复杂的计算逻辑，我们可以把它交给worker线程去完成，主线程就会很流畅，不会被阻塞了。

Worker线程一旦创建成功了，就会始终运行了，不会被主线程的运行打断，虽然这样有利于随时响应主线程的通信，但是这也造成了Worker比较耗费资源，在我们编码过程中，可以适当的使用，并且如果使用完成后，我们应该需要关闭。

Web Worker 使用注意如下常见的几点：

1. 同源限制：分配给 Worker线程运行的脚本文件，必须与主线程的脚本文件同源。
2. DOM限制：Worker所在的线程它不能操作window,document这样的对象，也就是说worker线程不能操作dom对象
，但是worker线程可以操作业务逻辑，然后把操作后的结果返回给主线程，主线程再去做相关的DOM操作。

3. 文件限制：Worker线程无法读取本地文件，也就是说不能打开本机的文件系统(如：file://) 这样的，它所加载的脚本，必须来自网络。

Web Worker 浏览器支持程度如下所示：

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二：web Workers 的基本用法

1. 创建worker线程方法：

我们在主线程js中调用 new 命令，然后实列化 Worker()构造函数，就可以创建一个Worker线程了，如下代码所示：

var worker = new Worker('work.js');

Worker()构造函数的参数是一个脚本文件，该文件就是Worker线程需要执行的任务，由于Worker不能读取本地文件，所以这个脚本必须来自网络。

如果我们在本地调用 work.js 线程的话，就会报如下错

如上初始化完成后，我们的主线程需要向子线程发送消息，使用 worker.postMessage()方法，向Worker发送消息。如下所示：

worker.postMessage('hello world');

worker.postMessage 方法可以接受任何类型的参数，甚至包括二进制数据。

发送消息完成后，子线程去处理操作，然后把结果返回给主线程，那么主线程通过 worker.onmessage 指定监听函数，接收子线程传送回来的消息，如下代码所示：

worker.onmessage = function(event) {
  console.log('接收到的消息为: ' + event.data);
}

如上代码，事件对象的data属性可以获取worker发送回来的消息。

如果我们的worker线程任务完成后，我们的主线程可以把它关闭掉，使用如下代码：

worker.terminate();

2. worker线程

Worker线程内部需要有一个监听函数，监听主线程/其他子线程 发送过来的消息。监听事件为 'message'. 如下代码所示：

self.addEventListener('message', function(e) {
  self.postMessage('子线程向主线程发送消息: ' + e.data);
  self.close(); // 关闭自身
});

如上代码，self代表子线程本身，也可以为子线程的全局对象。

注意：主线程向子线程发送消息为：worker.postMessage('hello world'); 这样的，但是子线程向主线程发送消息，是如下代码所示：

self.postMessage('子线程向主线程发送消息: ' + e.data);

其实上面的写法 和如下两种写法是等价的，如下代码：

// 写法一
this.addEventListener('message', function(e) {
  this.postMessage('子线程向主线程发送消息: ' + e.data);
  this.close(); // 关闭自身
});

// 写法二
addEventListener('message', function(e) {
  postMessage('子线程向主线程发送消息: ' + e.data);
  close(); // 关闭自身
});

注意：如果我们使用了 self.addEventListener 来监听函数的话，那么我们也要使用 self.postMessage() 这样的来发送消息，如果我们使用 this.addEventListener 来监听函数的话，那么也应该使用 this.postMessage 来发送消息，如果我们使用如下方法： addEventListener('message', function(e) {}); 来监听函数的话，那么我们就可以使用 postMessage()方法来发送消息的。

3. 了解 importScripts() 方法

如果我们的worker内部需要加载其他的脚本的话，我们可以使用 importScripts() 方法。如下代码所示：

importScripts('a.js');

当然该方法也可以加载多个脚本，如下代码所示：

importScripts('a.js', 'b.js');

4. 错误处理

主线程可以监听Worker线程是否发生错误，如果发生错误，Worker线程会触发主线程的error事件。

// 方法一
worker.onerror(function(e) {
  console.log(e);
});

// 方法二

worker.addEventListener('error', function(e) {
  console.log(e);
});

worker线程内部也是可以监听 error 事件的。

5. 关闭线程

如果我们的线程使用完毕后，为了节省系统资源，我们需要关闭线程。如下方法：

// 关闭主线程
worker.terminate();

// 关闭子线程
self.close();

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三：在webpack中配置 Web Workers

 还是和之前一样，配置之前，我们来看下我们项目整个目录架构如下：

|--- web-worker项目
| |--- node_modules          # 安装的依赖包
| |--- public
| | |--- images              # 存放项目中所有的图片
| | |--- js
| | | |--- main.js           # js 的入口文件
| | | |--- test1.worker.js   # worker 线程的js文件
| | |--- styles              # 存放所有的css样式
| | |--- index.html          # html文件
| |--- package.json
| |--- webpack.config.js

1. 在项目中安装 worker-loader 依赖，如下命令所示：

npm install -D worker-loader

2. 在webpack配置中添加如下配置：

module.exports = {
  module: {
    rules: [
      {
        test: /\.worker\.js$/, // 以 .worker.js 结尾的文件将被 worker-loader 加载
        use: {
          loader: 'worker-loader',
          options: {
            inline: true
            // fallback: false
          }
        }
      }
    ]
  }
}

如上正则匹配的是以 以 .worker.js 结尾的文件将被 worker-loader 加载， 也就是说我们在项目中我们的worker文件名可以叫 test.worker.js 类似这样的名字，或其他的，只要保证 xxx.worker.js 这样的文件名即可。

在上面配置中，设置 inline 属性为 true 将 worker 作为 blob 进行内联；内联模式将额外为浏览器创建 chunk，即使对于不支持内联 worker 的浏览器也是这样的；比如如下运行，我们可以在我们的本地项目下看到有如下这么一个请求：

在开发环境下或正式环境中 我们要如何配置呢？

如果在本地开发中，我们会使用 webpack-dev-server 启动本地调式服务器，如果只有上面的配置的话，我们可以在控制台中会报如下的错误；"Uncaught ReferenceError: window is not defined"; 这样的错误，如下所示：

要解决如上的错误的话，我们需要在我们的webpack配置文件下的out下，加一个属性 globalObject: 'this'; 如下代码：

module.exports = {
  output: {
    globalObject: 'this'
  }
}

比如我现在的webpack配置如下：

module.exports = {
  output: {
    filename: process.env.NODE_ENV === 'production' ? '[name].[contenthash].js' : '[name].js',
    // 将输出的文件都放在dist目录下
    path: path.resolve(__dirname, 'dist'),
    publicPath: '/',
    globalObject: 'this'
  }
}

然后我们继续运行下 就没有报错了。

首先来看下我们的 public/js/main.js 代码如下：

// 加载css样式
require('../styles/main.styl');

import Worker from './test1.worker.js';

// 创建worker实列
var worker = new Worker();

// 向worker线程发送消息
worker.postMessage('主线程向worker线程发送消息');

// 监听worker线程发送回来的消息

worker.onmessage = function(e) {
  console.log('监听worker线程发送回来的消息如下所示：')
  console.log(e);
};

然后我们的 public/js/test1.worker.js（子线程）的代码如下所示：

// 监听消息
onmessage = function(e) {
  console.log('监听到的消息为:' + e.data);
}

const msg = '工作线程向主线程发送消息';

// 发送消息
postMessage(msg);

然后运行结果如下所示：

如上代码，我们首先创建了一个worker实列，如代码：var worker = new Worker(); 然后他就会调用 test1.worker.js 代码，该worker中的代码会首先给主线程发送消息，消息文本为： '工作线程向主线程发送消息'; 然后我们的主线程中会通过 worker.onmessage 事件来监听子线程的消息，因此我们第一次打印出来为如下代码的消息：

worker.onmessage = function(e) {
  console.log('监听worker线程发送回来的消息如下所示：')
  console.log(e);
};

然后我们的主线程才会向子线程发送消息，如下代码：

// 向worker线程发送消息
worker.postMessage('主线程向worker线程发送消息');

然后 test1.worker.js 代码中的 onmessage 就能监听到消息，如下所示：

// 监听消息
onmessage = function(e) {
    console.log('监听到的消息为:' + e.data);
}

最后就会打印出信息如下："监听到的消息为:主线程向worker线程发送消息"。

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四：Web Worker的应用场景

4.1. 使用 web workers 来解决耗时较长的问题

现在我们需要做一个这样的demo，我们在页面中有一个input输入框，用户需要在该输入框中输入数字，然后点击旁边的计算按钮，在后台计算从1到给定数值的总和。如果我们不使用web workers 来解决该问题的话，如下demo代码所示：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>web worker 实列</title>
</head>
<body>
  <h1>从1到给定数值的求和</h1>
  输入数值: <input type="text" id="num" />
  <button onclick="calculate()">计算</button>

  <script type="text/javascript">
    function calculate() {
      var num = parseInt(document.getElementById("num").value, 10);
      var result = 0;
      // 循环计算求和
      for (var i = 0; i <= num; i++) {
        result += i;
      }
      alert('总和魏：' + result + '。');
    }
  </script>
</body>
</html>

如上代码，然后我们输入 1百亿，然后让计算机去帮我们计算，计算的时间应该要20秒左右的时间，但是在这20秒之前的时间，那么我们的页面就处于卡顿的状态，也就是说什么都不能做，等计算结果出来后，我们就会看到如下弹窗提示结果了，如下所示：

那现在我们需要使用我们的 web workers 来解决该问题，我们希望把这些耗时操作使用 workers去解决，那么主线程就不影响页面假死的状态了，我们首先把index.html 代码改成如下：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>web worker 实列</title>
</head>
<body>
  <h1>从1到给定数值的求和</h1>
  输入数值: <input type="text" id="num" />
  <button id="calculate">计算</button>
</body>
</html>

然后在我们的 public/js/main.js 代码如下：

// 加载css样式
require('../styles/main.styl');

import Worker from './test1.worker.js';

// 创建worker实列
var worker = new Worker();

var calDOM = document.getElementById('calculate');
calDOM.addEventListener('click', calculate);

function calculate() {
  var num = parseInt(document.getElementById("num").value, 10);
  // 将我们的数据传递给 worker线程，让我们的worker线程去帮我们做这件事
  worker.postMessage(num);
}

// 监听worker线程的结果
worker.onmessage = function(e) {
  alert('总和值为:' + e.data);
};

public/js/test1.worker.js 代码如下：

// 监听消息
onmessage = function(e) {
  var num = e.data;
  var result = 0;
  for (var i = 0; i <= num; i++) {
    result += i;
  }
  // 把结果发送给主线程
  postMessage(result);
}

如上代码我们运行下可以看到，我们点击下计算按钮后，我们使用主线程把该复杂的耗时操作给子线程处理后，我们点击按钮后，我们的页面就可以操作了，因为主线程和worker线程是两个不同的环境，worker线程的不会影响主线程的。因此如果我们需要处理一些耗时操作的话，我们可以使用 web workers线程去处理该问题。

4.2. 实现创建内嵌的worker

如上是在webpack中配置使用 web workers 的使用，我们也可以实现创建内嵌的worker，那么什么是 内嵌的worker呢？首先我们把 webpack 中的如下配置代码注释掉：

module.exports = {
  output: {
    // globalObject: 'this'
  }
}

然后我们运行代码，肯定报错：'Uncaught ReferenceError: window is not defined'。 那么现在我们使用 创建内嵌的worker来解决这样的问题。我们通过 URL.createObjectURL()创建URL对象，可以实现创建内嵌的worker。我们把上面的 test1.worker.js 代码写到一个js文件里面，也就是写到main.js里面去，如下代码：

var myTask = `onmessage = function(e) {
  var num = e.data;
  var result = 0;
  for (var i = 0; i <= num; i++) {
    result += i;
  }
  // 把结果发送给主线程
  postMessage(result);
}`;

var blob = new Blob([myTask]);
var myWorker = new Worker(window.URL.createObjectURL(blob));

// 创建worker实列
// var worker = new Worker();

var calDOM = document.getElementById('calculate');
calDOM.addEventListener('click', calculate);

function calculate() {
  var num = parseInt(document.getElementById("num").value, 10);
  // 将我们的数据传递给 worker线程，让我们的worker线程去帮我们做这件事
  myWorker.postMessage(num);
}

// 监听worker线程的结果
myWorker.onmessage = function(e) {
  alert('总和值为:' + e.data);
};

注意：这边只是简单的演示下 web worker 能解决一些耗时操作的问题，如果想要学习更多关于web workers 可以自己google下折腾下。我这边先到此了。也就是说，如果在一些js耗时的代码，我们可以使用子线程来解决类似的问题，这样就不会导致页面被卡死的状态。
web-worker 项目github查看(注意：这只是一个框架，内部没有任何代码，我们可以把上面的代码复制到里面去运行下即可)。