突袭HTML5之Javascript API扩展1—Web Worker异步执行及相关概述

Javascript执行机制
在HTML5之前，浏览器中JavaScript的运行都是以单线程的方式工作的，虽然有多种方式实现了对多线程的模拟（例如：Javascript 中的 setinterval 方法，setTimeout 方法等），但是在本质上程序的运行仍然是由 JavaScript 引擎以单线程调度的方式进行的。在 HTML5 中引入的工作线程使得浏览器端的 Javascript 引擎可以并发地执行 Javascript 代码，从而实现了对浏览器端多线程编程的良好支持。

Javascript中的多线程 - WebWorker
HTML5 中的 Web Worker 可以分为两种不同线程类型，一个是专用线程 Dedicated Worker，一个是共享线程 Shared Worker。两种类型的线程各有不同的用途。
专用型web worker
专用型worker与创建它的脚本连接在一起，它可以与其他的worker或是浏览器组件通信，但是他不能与DOM通信。专用的含义，我想就是这个线程一次只处理一个需求。专用线程在除了IE外的各种主流浏览器中都实现了，可以放心使用。
创建线程
创建worker很简单，只要把需要在线程中执行的JavaScript文件的文件名传给构造函数就可以了。
线程通信
在主线程与子线程间进行通信，使用的是线程对象的postMessage和onmessage方法。不管是谁向谁发数据，发送发使用的都是postMessage方法，接收方都是使用onmessage方法接收数据。postMessage只有一个参数，那就是传递的数据，onmessage也只有一个参数，假设为event，则通过event.data获取收到的数据。
发送JSON数据
JSON是JS原生支持的东西，不用白不用，复杂的数据就用JSON传送吧。例如：

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代码如下:

postMessage({'cmd': 'init', 'timestamp': Date.now()});

处理错误
当线程发生错误的时候，它的onerror事件回调会被调用。所以处理错误的方式很简单，就是挂接线程实例的onerror事件。这个回调函数有一个参数error，这个参数有3个字段：message - 错误消息；filename - 发生错误的脚本文件；lineno - 发生错误的行。
销毁线程
在线程内部，使用close方法线程自己销毁自己。在线程外部的主线程中，使用线程实例的terminate方法销毁线程。
下面从一个例子看线程的基本操作：
HTML代码：

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代码如下:

web worker fibonacci

脚本文件fibonacci.js代码：

复制代码

代码如下:

//fibonacci.js
var fibonacci = function(n) {
return n };
onmessage = function(event) {
var n = parseInt(event.data, 10);
postMessage(fibonacci(n));
};

把它们放到相同的目录，运行页面文件，查看控制台，可以看到运行的结果。
这里还有一点，在主线程中，onmessage事件可以使用另外一种方式挂接：

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代码如下:

worker.addEventListener('message', function(event) {
console.log("Result:" + event.data);
}, false);

个人觉得很麻烦，不如用onmessage直接。
使用其他脚本文件
工作线程可以使用全局方法importScripts来加载和使用其他的域内脚本文件或者类库。例如下面都是合法的使用方式：

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代码如下:

importScripts();/* imports nothing */
importScripts('foo.js'); /* imports just "foo.js" */
importScripts('foo.js', 'bar.js');/* imports two scripts */

导入以后，可以直接使用这些文件中的方法。看一个网上的小例子：

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代码如下:

/**
* 使用 importScripts 方法引入外部资源脚本，在这里我们使用了数学公式计算工具库 math_utilities.js
* 当 JavaScript 引擎对这个资源文件加载完毕后，继续执行下面的代码。同时，下面的的代码可以访问和调用
* 在资源文件中定义的变量和方法。
**/
importScripts('math_utilities.js');
onmessage = function (event)
{
var first = event.data.first;
var second = event.data.second;
calculate(first,second);
};
function calculate(first,second) {
//do the calculation work
var common_divisor=divisor(first,second);
var common_multiple=multiple(first,second);
postMessage("Work done! " +
"The least common multiple is " + common_divisor +
" and the greatest common divisor is "+common_multiple);
}

网上也有网友想到了利用这里的importScripts方法解决资源预加载的问题(浏览器预先加载资源，而不会对资源进行解析和执行)，道理也很简单。
线程嵌套
在工作线程中还可以在创建子线程，各种操作还是一样的。
同步问题
Worker没有锁的机制，多线程的同步问题只能靠代码来解决（比如定义信号变量）。
共享型SharedWebWorker
共享型web worker主要适用于多连接并发的问题。因为要处理多连接，所以它的API与专用型worker稍微有点区别。除了这一点，共享型web worker和专用型worker一样，不能访问DOM，并且对窗体属性的访问也受到限制。共享型web worker也不能跨越通信。
页面脚本可以与共享型web worker通信，然而，与专用型web worker(使用了一个隐式的端口通信)稍微有点不同的是，通信是显式的通过使用一个端口(port)对象并附加上一个消息事件处理程序来进行的。
在收到web worker脚本的首个消息之后，共享型web worker把一个事件处理程序附加到激活的端口上。一般情况下，处理程序会运行自己的postMessage()方法来把一个消息返回给调用代码，接着端口的start()方法生成一个有效的消息进程。
看网上能找到的的唯一个例子：创建一个共享线程用于接收从不同连接发送过来的指令，然后实现自己的指令处理逻辑，指令处理完成后将结果返回到各个不同的连接用户。
HTML代码：

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代码如下:

Shared worker example: how to use shared worker in HTML5

Shared worker example: how to use shared worker in HTML5

send instructions to shared worker:

脚本文件代码：

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代码如下:

// 创建一个共享线程用于接收从不同连接发送过来的指令，指令处理完成后将结果返回到各个不同的连接用户。
var connect_number = 0;
onconnect = function(e) {
connect_number =connect_number+ 1;
//get the first port here
var port = e.ports[0];
port.postMessage('A new connection! The current connection number is '
+ connect_number);
port.onmessage = function(e) {
//get instructions from requester
var instruction=e.data.instruction;
var results=execute_instruction(instruction);
port.postMessage('Request: '+instruction+' Response '+results
+' from shared worker...');
};
};
/*
* this function will be used to execute the instructions send from requester
* @param instruction
* @return
*/
function execute_instruction(instruction)
{
var result_value;
//implement your logic here
//execute the instruction...
return result_value；
}

在上面的共享线程例子中，在主页面即各个用户连接页面构造出一个共享线程对象，然后定义了一个方法 postMessageToSharedWorker 向共享线程发送来之用户的指令。同时，在共享线程的实现代码片段中定义 connect_number 用来记录连接到这个共享线程的总数。之后，用 onconnect 事件处理器接受来自不同用户的连接，解析它们传递过来的指令。最后，定义一个了方法 execute_instruction 用于执行用户的指令，指令执行完成后将结果返回给各个用户。

这里我们并没有跟前面的例子一样使用到了工作线程的 onmessage 事件处理器，而是使用了另外一种方式 addEventListener。实际上，前面已经说过，这两种的实现原理基本一致，只是在这里有些稍微的差别，如果使用到了 addEventListener 来接受来自共享线程的消息，那么就要先使用 worker.port.start() 方法来启动这个端口。之后就可以像工作线程的使用方式一样正常的接收和发送消息。
最后陈述
线程中能做的事：
1.能使用setTimeout(), clearTimeout(), setInterval(),clearInterval()等函数。
2.能使用navigator对象。
3.能使用XMLHttpRequest来发送请求。
4.可以在线程中使用Web Storage。
5.线程中可以用self获取本线程的作用域。
线程中不能做的事：
1.线程中是不能使用除navigator外的DOM/BOM对象，例如window,document（想要操作的话只能发送消息给worker创建者，通过回调函数操作）。
2.线程中不能使用主线程中的变量和函数。
3.线程中不能使用有"挂起"效果的操作命令，例如alert等。
4.线程中不能跨域加载JS。
线程也是需要消耗资源的，而且使用线程也会带来一定的复杂性，所以如果没有充足的理由来使用额外的线程的话，那么就不要用它。
实用参考
官方文档： http://www.whatwg.org/specs/web-apps/current-work/multipage/workers.html
WebWorker分类说明： http://www.w3schools.com/html5/html5_webworkers.asp
脚本之家： http://www.jb51.net/w3school/html5/
WebWorker概述： https://developer.mozilla.org/en/Using_web_workers