在當(dāng)今複雜、功能豐富的 Web 應(yīng)用程式世界中，效能是重中之重。 JavaScript 雖然功能強大，但它是單線程的，這意味著它一次只能執(zhí)行一項任務(wù)。這種限制可能會導(dǎo)致效能瓶頸，尤其是在執(zhí)行影像處理或大型運算等密集任務(wù)時。

輸入Web Workers – 一項允許 JavaScript 開發(fā)人員在後臺執(zhí)行緒中執(zhí)行腳本的功能。 Web Workers 提供了一種從主執(zhí)行緒卸載繁重運算的機制，確保您的應(yīng)用程式保持回應(yīng)。

在本文中，我們將深入探討 Web Workers、它們的好處、實際用例和實作策略。最後，您將了解如何在 Web 開發(fā)專案中充分發(fā)揮 Web Workers 的潛力。

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什麼是網(wǎng)路工作者？

Web Workers 是現(xiàn)代 Web 瀏覽器的功能，可讓您在背景執(zhí)行 JavaScript 程式碼，與主執(zhí)行緒分開。這意味著您可以在不阻塞使用者介面 (UI) 的情況下執(zhí)行繁重的任務(wù)，從而使應(yīng)用程式更流暢、更快。

Web Workers 是 HTML5 Web API 的一部分，並在大多數(shù)現(xiàn)代瀏覽器中廣泛支援。

Web Worker 的主要特點：

1. 多執(zhí)行緒：在並行執(zhí)行緒中執(zhí)行任務(wù)。
2. 非阻塞 UI：執(zhí)行繁重計算時保持 UI 回應(yīng)。
3. 上下文隔離：工作執(zhí)行緒在自己的全域上下文中運行，與主執(zhí)行緒分開。
4. 基於訊息傳遞的通訊：使用訊息傳遞系統(tǒng)在主執(zhí)行緒和工作執(zhí)行緒之間進行通訊。

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網(wǎng)路工作者的類型

Web Workers 分為三種主要類型：

1. 專用工人：專門為一個腳本提供服務(wù)的單一工人。
2. 共用 Workers：可以在多個腳本之間共用的 Worker。
3. Service Workers：一種特殊類型的工作人員，主要用於攔截網(wǎng)路請求和啟用離線功能（例如漸進式 Web 應(yīng)用程式）。

在本指南中，我們將重點放在Dedicated Workers，因為它們是最常用的。

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如何使用網(wǎng)路工作者

1. 建立一個基本的 Web Worker

要建立 Web Worker，請依照下列步驟操作：

第 1 步：建立 Worker 腳本

為您的工作人員建立一個單獨的 JavaScript 檔案。例如，worker.js：

// worker.js
self.onmessage = function (event) {
  console.log('Message received from main thread:', event.data);

  // Perform heavy computation
  const result = event.data * 2;

  // Send result back to main thread
  self.postMessage(result);
};

這裡，onmessage 事件處理程序偵聽來自主執(zhí)行緒的訊息，處理它們，並使用 postMessage 發(fā)送回應(yīng)。

第 2 步：在主腳本中使用 Worker

在主 JavaScript 檔案中：

// main.js
if (window.Worker) {
  // Create a new Web Worker
  const myWorker = new Worker('worker.js');

  // Send data to the worker
  myWorker.postMessage(10);
  console.log('Message sent to worker');

  // Receive data from the worker
  myWorker.onmessage = function (event) {
    console.log('Message received from worker:', event.data);
  };

  // Handle worker errors
  myWorker.onerror = function (error) {
    console.error('Error from worker:', error.message);
  };
} else {
  console.log('Web Workers are not supported in this browser.');
}

結(jié)果：

• 主腳本將數(shù)字10傳送給worker。
• 工人將數(shù)字加倍並發(fā)回 20。
• 結(jié)果顯示在控制臺中。

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2. 終止Web Worker

當(dāng)worker的工作完成後，你應(yīng)該終止它以釋放資源。

myWorker.terminate();
console.log('Worker terminated');

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3. 處理工人的錯誤

可以使用 onerror 事件擷取 Web Worker 中的錯誤：

myWorker.onerror = function (error) {
  console.error('Error from worker:', error.message);
};

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Web Worker 的實際用例

1. 大量計算

Web Workers 非常適合執(zhí)行 CPU 密集運算，例如處理大型資料集、數(shù)學(xué)計算或科學(xué)模擬。

範(fàn)例：斐波那契數(shù)列計算

工作腳本（worker.js）：

self.onmessage = function (event) {
  const num = event.data;
  const fib = (n) => (n <= 1 ? n : fib(n - 1) + fib(n - 2));
  const result = fib(num);
  self.postMessage(result);
};

主腳本（main.js）：

const worker = new Worker('worker.js');
worker.postMessage(40); // Calculate the 40th Fibonacci number

worker.onmessage = function (event) {
  console.log('Result:', event.data);
  worker.terminate(); // Terminate the worker after use
};

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2. 影像處理

Web Workers 可以處理影像壓縮或操作等任務(wù)，而無需凍結(jié)主執(zhí)行緒。

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3. 即時數(shù)據(jù)處理

Web Workers 非常適合即時數(shù)據(jù)分析，例如 IoT 應(yīng)用程式中的 WebSocket 資料流或感測器讀取。

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Web Worker 的局限性

雖然 Web Workers 很強大，但它們也有一些限制：

• 有限上下文:
  Workers 無權(quán)存取 DOM、視窗物件或文件等父物件。

• 大量資源使用：
  每個工作線程都會產(chǎn)生一個新線程，該線程會消耗記憶體。

• 非同步通訊:
  主執(zhí)行緒和工作執(zhí)行緒之間的通訊可能會引入延遲。

• 瀏覽器支援：
  雖然現(xiàn)代瀏覽器支援 Web Worker，但它們可能無法在舊版瀏覽器中運作。

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偵錯 Web Worker

要偵錯 Web Worker，請使用瀏覽器的開發(fā)人員工具。 Web Workers 有自己專用的偵錯選項卡，您可以在其中檢查其執(zhí)行情況。

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使用 Web Worker 的最佳實踐

1. 保持工作腳本輕量級

   • 避免臃腫的腳本以減少資源使用。

2. 不需要時解僱工人

   • 總是在工人完成任務(wù)後解僱他們。

3. 最小化通訊開銷

   • 限制執(zhí)行緒之間交換訊息的大小和頻率。

4. 使用轉(zhuǎn)譯器來實現(xiàn)相容性

   • 如果使用現(xiàn)代 JavaScript 功能，請透過轉(zhuǎn)譯程式碼來確保相容性。

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結(jié)論

Web Workers 是現(xiàn)代 Web 開發(fā)的強大工具，使開發(fā)人員能夠減輕繁重的任務(wù)並保持應(yīng)用程式的回應(yīng)能力。無論您是處理大型資料集、處理即時資料流還是執(zhí)行影像操作，Web Workers 都可以顯著提高應(yīng)用程式的效能和使用者體驗。

透過了解它們的局限性並採用最佳實踐，您可以在專案中充分利用 Web Workers。從今天開始嘗試，您的應(yīng)用程式將比以往表現(xiàn)得更好！

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進一步閱讀

• MDN Web 文件：Web Workers

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