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Web worker 与JS中异步编程的对比

2017-04-12 10:46 68 查看

0.从一道题说起

var t = true;
setTimeout(function(){ t = false; }, 1000);
while(t){ }
alert('end');


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。

上述的所有的异步操作有不同的浏览器分配线程执行，那个先执行完就先将那个加入到异步队列中，利用事件的轮询执行异步队列中的回调函数

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){}


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; ) { }
}


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');


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);


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 。

4.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>


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);该定时器不会阻塞线程的交互


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);
worker.onmessage = function(event) {
console.log(event.data);
};
console.log('end');


运行结果：

end
hello  //这是两个线程数据的传送，可以不看end1 end2
begin
end1
end2


hello没有被定时器异步阻塞，因为人家是在子线程运行滴。这才是多线程嘛。JS中的异步虽然也有开线程进行处理相关的操作，但是其回调函数还是需要通过主线程轮询执行，因而并不是完全的多线程。

webworker是基于浏览器引擎的,为了防止出现像C++之类的的多线程之间的竞态、死锁等现象，Web Worker有如下限制：

同源策略限制

不能访问页面DOM和其他资源

浏览器实现程度不同

同时web worker线程与主线程不共享作用域（只是进行简单消息传递而非数据的引用），这也会有问题当两者在进行消息通讯时会将同一个变量赋值两次，导致内存的占用增大，可以通过对大的数据集利用Transferable对象，进行所有权的传递，当数据传递出去后，原来的线程中将对该数据集失去访问的权限，这样可以避免作用域共享带来的问题，当然，所有权的传递是双向的。

我们可以在worker内部做这些事情：

可以执行网络操作（Ajax、Web Sockets）

可以使用定时器（set/clearTimeout()、set/clearInterval()）

访问某些重要全局变量及功能的复本（navigator、location、JSON、applicationCache）

可以使用importScrips()加载额外js脚本

Web worker有两种形式一个是共享web worker（多对一，通过端口号进行区分），另一个是专用 web worker(实现一对一)，上面的那个例子就是专用web worker的例子。

下面举一个共享web worker 的例子：

1、创建共享worker

var worker = new SharedWorker('scripts/worker.js');


2、每个主程序利用端口号区分（多个主程序的初始化是一样的，只是在初始化时分配的端口不同）

//demo.js
var worker = new SharedWorker('scripts/worker.js');
worker.port.addEventListener('message', function(e){
console.log(e.data); //500000000067109000
}, false);
worker.port.start();启动web worker，初始化端口


3、worker线程中的内容

//worker.js
function calculate(){
var ret = 0;
for(var i = 1; i <= 1e9; i++){
ret += i;
}
return ret;
}
addEventListener('connect', function(e){
var port = e.ports[0];//[code]
用于获取连接分配的端口,区分主线程
port.start();
port.postMessage(calculate());
});[/code]

4、其他的使用如终止web worker有两种方式，使用和专用线程是一样的

//主线程
worker.terminate();


//工作线程
close();


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