深入理解javascript异步编程障眼法&&h5 web worker实现多线程
0.从一道题说起
var t = true;
setTimeout(function(){ t = false; }, 1000);
while(t){ }
alert('end');- 1
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- 1
- 2
- 3
- 4
问，以上代码何时alert“end”呢？
测试一下：答案是：永远都不会alert。
解析：JavaScript引擎是单线程的，事件触发排队等候。所有任务按照触发时间先后排队处理。
上例中，排队的顺序状态是：
| var t=true ; | while(t){}; | alert(‘end’); |
在1000ms之后，setTimeout函数也加入队列。
while(t){ }无限循环阻塞了单线程，不管排到后面的代码执行时间有多短，后面的代码无法执行，一直阻塞下去。
1.浏览器线程
浏览器有这么几大线程：UI渲染线程（用于页面的渲染），javascript引擎线程（用于处理js），GUI事件触发线程（用于交互）。
有时会开启的线程：http传输线程，定时触发线程（定时器）
它们之间的关系是什么呢？
（1）UI渲染线程 与 javascript引擎线程 互斥
由于javascript可以操纵页面的DOM，所以如果UI渲染线程与javascript引擎线程
不互斥的话，在UI渲染线程进行页面渲染的同时，javascript引擎线程进行DOM修改，最终会造成DOM状态不一致的现象。所以，当javascript引擎线程运行的时候，UI渲染线程处于冻结状态。
（2）javascript引擎线程 与 GUI事件触发线程（用于交互） 异步
浏览器开启事件触发线程，等待用户动作，事件触发线程解析为响应事件，转移到javascript引擎线程，排队等候，等待javascript引擎的处理。
（3）javascript引擎线程 与 http传输线程 异步
网页get，post等请求，xhr异步请求都通过http传输线程，传送到javascript引擎排队，等候处理。
（4）javascript引擎线程 与 定时触发线程（定时器） 异步
setTimeout(),setInterval()由单独的线程 定时触发线程 触发，传送到javascript引擎排队等候，等待处理。
2.xhr异步是障眼法
我们来做一个试验：
客户端js代码
//jquery封装的ajax请求，请求http://localhost:3000/login页面
$.ajax({
type: "post",
url: "http://localhost:3000/login",
dataType: "json",
data:{ username: username, password: password },
success: function(data){
if(data){
if(data.message=="i202"){
alert('密码错误，请重新输入');
window.location.href="login";
}else if(data.message=="i200"){
alert('登陆成功');
window.location.href="index";
}
else{
alert('没有这个用户名');
window.location.href="login";
}
} else{
}
}
});
//这里有一个无限循环
while(1){}- 1
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后端Node.js代码：
//后台对post的响应
router.post('/login', function (req, res, next) {
sleep(1000);
res.send({status:"success", message:"i200"});
});
/**
* 模拟sleep
* @param sleepTime
*/
function sleep(sleepTime) {
for(var start = +new Date; +new Date - start <= sleepTime; ) { }
}- 1
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前台将永远不会alert(“登陆成功”)。浏览器通过http线程收到xhr响应，但是转到javascript线程等待执行。javascript单线程，一次只能处理一个任务。第一个任务无限循环，后面的任务全部阻塞。
xhr异步编程实际上是一种障眼法。
3.定时器时间不准
（1）时间不准1
setTimeout(function () { while (true) { } }, 1000);
setTimeout(function () { alert('end 2'); }, 2000);
setTimeout(function () { alert('end 1'); }, 100);
alert('end');- 1
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运行这段代码。运行结果是alert(‘end’) alert(‘end 1’)。
前两个定时器并不能如约在规定的时间点执行哦。
（2）时间不准2
setTimeout(function(){
/* 代码块... */
setTimeout(arguments.callee, 10);
}, 10);
setInterval(function(){
/*代码块... */
}, 10); - 1
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两个定时器，本想实现相同的功能：每十秒触发一次定时器。
但是实际上，setTimeout在10ms后才加入js执行队列，排队等待。所以每两次定时器触发的时间间隔可能 > 10ms。
setInterval每10s就向js执行队列添加一个setInterval事件等待执行。前面的setInterval事件可能被它之前的事件阻塞，导致执行晚了几拍。那么没两次定时时间触发的时间间隔可能 <10ms 。
3.web worker 才是真正多线程
来吧，试验一下:
index.html
<!DOCTYPE html>
<html>
<head lang="en">
<meta charset="UTF-8">
<title></title>
</head>
<body>
<script src="js/Fthread.js"></script>
</body>
</html>- 1
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Fthread.js
//这里创建一个webworker就是开一个新的线程
var worker=new Worker('js/Sthread.js');//创建子线程
//这里接收新的线程传来的data
worker.onmessage = function(event) {
console.log(event.data);
};
//这个将会触发向子进程的请求
worker.postMessage("begin");
//构造一个无限循环
setTimeout(function () { while (true) { } }, 1000);- 1
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Sthread.js
//这里占有一个新线程，向主线程发送消息
postMessage('hello');
//实现之前的一个实例，看是否阻塞
setTimeout(function () { console.log('end 2'); }, 2000);
setTimeout(function () { console.log('end 1'); }, 100);
console.log('end');- 1
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运行结果：
end
hello //这是两个线程数据的传送，可以不看
end1- 1
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哈哈，end1没有被阻塞，因为人家是在子线程运行滴。这才是多线程嘛。
看到某大大在博客里说可以使用webworker开线程给后台发送实时心跳。告诉后台前台没崩。不过开一个线程据说开销很大。这就。。。
HTML5 Web Worker的使用
2012/11/20 · 开发 · 1 评论 · HTML, Web Worker
来源：feng_013 的博客
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。
一：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：
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
}
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//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
}
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HTML页面：test.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>
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<!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>
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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。
二：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：
return n <2? n : arguments.callee(n -1) + arguments.callee(n -2);
};
//fibonacci(36)
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var fibonacci =function(n) {
return n <2? n : arguments.callee(n -1) + arguments.callee(n -2);
};
//fibonacci(36)
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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：
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));
};
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//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
<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>
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<!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>
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在Chrome中打开fibonacci.html，控制台得到如下输出：
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
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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
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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
三：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
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));
}
});
};
};
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// /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
<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>
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<!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
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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：
jsonp: 25
ajax: 38
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web worker: 174
jsonp: 25
ajax: 38
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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。
四：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
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