JavaScript'i moodulplokid: reasiseste worker-moodulite valla päästmine

Tänapäeva veebiarenduses on jõudlus esmatähtis. Kasutajad ootavad reageerimisvõimelisi ja sujuvaid kogemusi. Üks tehnika selle saavutamiseks on veebitöötajate (Web Workers) kasutamine arvutusmahukate ülesannete täitmiseks taustal, vältides põhilõime blokeerimist ja tagades sujuva kasutajaliidese. Traditsiooniliselt hõlmas veebitöötajate loomine välistele JavaScripti failidele viitamist. Kuid JavaScript'i moodulplokkide tulekuga on tekkinud uus ja elegantsem lähenemine: reasisesed worker-moodulid.

Mis on JavaScript'i moodulplokid?

JavaScript'i moodulplokid, mis on JavaScripti keelele suhteliselt hiljutine lisandus, pakuvad võimalust moodulite määratlemiseks otse teie JavaScripti koodis, ilma et oleks vaja eraldi faile. Neid määratletakse kasutades <script type="module"> silti või new Function() konstruktorit valikuga { type: 'module' }. See võimaldab teil kapseldada koodi ja sõltuvused iseseisvasse üksusesse, edendades koodi organiseeritust ja taaskasutatavust. Moodulplokid on eriti kasulikud stsenaariumide puhul, kus soovite määratleda väikeseid, iseseisvaid mooduleid ilma igaühe jaoks eraldi failide loomise lisakoormuseta.

JavaScript'i moodulplokkide peamised omadused on järgmised:

• Kapseldamine: Need loovad eraldi skoobi, vältides muutujate saastumist ja tagades, et moodulploki sees olev kood ei sega ümbritsevat koodi.
• Import/Eksport: Need toetavad standardset import ja export süntaksit, võimaldades teil hõlpsalt koodi erinevate moodulite vahel jagada.
• Otsene määratlemine: Need võimaldavad teil määratleda mooduleid otse olemasolevas JavaScripti koodis, kaotades vajaduse eraldi failide järele.

Reasiseste worker-moodulite tutvustus

Reasisesed worker-moodulid viivad moodulplokkide kontseptsiooni sammu võrra edasi, võimaldades teil määratleda veebitöötajaid otse oma JavaScripti koodis, ilma et oleks vaja luua eraldi workeri faile. See saavutatakse, luues moodulploki koodist Blob URL-i ja edastades selle URL-i seejärel Worker konstruktorile.

Reasiseste worker-moodulite eelised

Reasiseste worker-moodulite kasutamine pakub mitmeid eeliseid võrreldes traditsiooniliste worker-failide lähenemistega:

• Lihtsustatud arendus: Vähendab eraldiseisvate worker-failide haldamise keerukust, muutes arendamise ja silumise lihtsamaks.
• Parem koodi organiseeritus: Hoiab workeri koodi lähedal selle kasutuskohale, parandades koodi loetavust ja hooldatavust.
• Vähendatud failisõltuvused: Kaotab vajaduse eraldiseisvate worker-failide juurutamiseks ja haldamiseks, lihtsustades juurutamisprotsesse.
• Dünaamiline workerite loomine: Võimaldab workerite dünaamilist loomist vastavalt käitusaja tingimustele, pakkudes suuremat paindlikkust.
• Serveripoolseid edasi-tagasi päringuid pole: Kuna workeri kood on otse manustatud, ei tehta workeri faili toomiseks täiendavaid HTTP-päringuid.

Kuidas reasisesed worker-moodulid töötavad

Reasiseste worker-moodulite põhikontseptsioon hõlmab järgmisi samme:

1. Määratlege workeri kood: Looge JavaScript'i moodulplokk, mis sisaldab koodi, mida workeris käivitatakse. See moodulplokk peaks eksportima kõik funktsioonid või muutujad, millele soovite põhilõimest juurde pääseda.
2. Looge Blob URL: Teisendage moodulplokis olev kood Blob URL-iks. Blob URL on unikaalne URL, mis esindab toorandmete blobi, antud juhul workeri JavaScripti koodi.
3. Looge workeri instants: Looge uus Worker instants, edastades Blob URL-i argumendina konstruktorile.
4. Suhelge workeriga: Kasutage postMessage() meetodit sõnumite saatmiseks workerile ja kuulake workerilt saabuvaid sõnumeid kasutades onmessage sündmuste käsitlejat.

Reasiseste worker-moodulite praktilised näited

Illustreerime reasiseste worker-moodulite kasutamist mõne praktilise näitega.

Näide 1: Protsessorimahuka arvutuse sooritamine

Oletame, et teil on arvutusmahukas ülesanne, näiteks algarvude arvutamine, mida soovite taustal sooritada, et vältida põhilõime blokeerimist. Siin on, kuidas saate seda teha reasisese worker-mooduli abil:

            
// Määratlege workeri kood moodulplokina
const workerCode = `
  export function findPrimes(limit) {
    const primes = [];
    for (let i = 2; i <= limit; i++) {
      if (isPrime(i)) {
        primes.push(i);
      }
    }
    return primes;
  }

  function isPrime(n) {
    for (let i = 2; i <= Math.sqrt(n); i++) {
      if (n % i === 0) {
        return false;
      }
    }
    return true;
  }

  self.onmessage = function(event) {
    const limit = event.data.limit;
    const primes = findPrimes(limit);
    self.postMessage({ primes });
  };
`;

// Looge workeri koodist Blob URL
const blob = new Blob([workerCode], { type: 'text/javascript' });
const workerURL = URL.createObjectURL(blob);

// Looge workeri instants
const worker = new Worker(workerURL);

// Saatke workerile sõnum
worker.postMessage({ limit: 100000 });

// Kuulake workerilt saabuvaid sõnumeid
worker.onmessage = function(event) {
  const primes = event.data.primes;
  console.log("Leitud " + primes.length + " algarvu.");
  // Puhastage Blob URL
  URL.revokeObjectURL(workerURL);
};

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites sisaldab muutuja workerCode JavaScripti koodi, mida workeris käivitatakse. See kood määratleb funktsiooni findPrimes(), mis arvutab algarvud kuni antud piirini. Sündmuste käsitleja self.onmessage kuulab põhilõimest saabuvaid sõnumeid, eraldab sõnumist piiri, kutsub välja funktsiooni findPrimes() ja saadab seejärel tulemused tagasi põhilõimele, kasutades self.postMessage(). Põhilõim kuulab seejärel workerilt saabuvaid sõnumeid, kasutades sündmuste käsitlejat worker.onmessage, logib tulemused konsooli ja tühistab Blob URL-i mälu vabastamiseks.

Näide 2: Pilditöötlus taustal

Veel üks levinud kasutusjuhtum veebitöötajate jaoks on pilditöötlus. Oletame, et soovite rakendada pildile filtrit ilma põhilõime blokeerimata. Siin on, kuidas saate seda teha reasisese worker-mooduli abil:

            
// Määratlege workeri kood moodulplokina
const workerCode = `
  export function applyGrayscaleFilter(imageData) {
    const data = imageData.data;
    for (let i = 0; i < data.length; i += 4) {
      const avg = (data[i] + data[i + 1] + data[i + 2]) / 3;
      data[i] = avg;      // Punane
      data[i + 1] = avg;    // Roheline
      data[i + 2] = avg;    // Sinine
    }
    return imageData;
  }

  self.onmessage = function(event) {
    const imageData = event.data.imageData;
    const filteredImageData = applyGrayscaleFilter(imageData);
    self.postMessage({ imageData: filteredImageData }, [filteredImageData.data.buffer]);
  };
`;

// Looge workeri koodist Blob URL
const blob = new Blob([workerCode], { type: 'text/javascript' });
const workerURL = URL.createObjectURL(blob);

// Looge workeri instants
const worker = new Worker(workerURL);

// Hankige pildiandmed lõuendi elemendist
const canvas = document.getElementById('myCanvas');
const ctx = canvas.getContext('2d');
const imageData = ctx.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);

// Saatke pildiandmed workerile
worker.postMessage({ imageData: imageData }, [imageData.data.buffer]);

// Kuulake workerilt saabuvaid sõnumeid
worker.onmessage = function(event) {
  const filteredImageData = event.data.imageData;
  ctx.putImageData(filteredImageData, 0, 0);
  // Puhastage Blob URL
  URL.revokeObjectURL(workerURL);
};

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites sisaldab muutuja workerCode JavaScripti koodi, mida workeris käivitatakse. See kood määratleb funktsiooni applyGrayscaleFilter(), mis teisendab pildi halltoonidesse. Sündmuste käsitleja self.onmessage kuulab põhilõimest saabuvaid sõnumeid, eraldab sõnumist pildiandmed, kutsub välja funktsiooni applyGrayscaleFilter() ja saadab seejärel filtreeritud pildiandmed tagasi põhilõimele, kasutades self.postMessage(). Põhilõim kuulab seejärel workerilt saabuvaid sõnumeid, kasutades sündmuste käsitlejat worker.onmessage, asetab filtreeritud pildiandmed tagasi lõuendile ja tühistab Blob URL-i mälu vabastamiseks.

Märkus ülekantavate objektide (Transferable Objects) kohta: Teine argument postMessage'ile ([filteredImageData.data.buffer]) pilditöötluse näites demonstreerib ülekantavate objektide kasutamist. Ülekantavad objektid võimaldavad teil üle kanda alusmälu puhvri omandiõiguse ühest kontekstist (põhilõim) teise (workeri lõim) ilma andmeid kopeerimata. See võib oluliselt parandada jõudlust, eriti suurte andmekogumitega tegelemisel. Ülekantavate objektide kasutamisel muutub algne andmepuhver saatvas kontekstis kasutuskõlbmatuks.

Näide 3: Andmete sortimine

Suurte andmekogumite sortimine võib olla veebirakendustes jõudluse kitsaskoht. Suunates sortimisülesande workerile, saate hoida põhilõime reageerimisvõimelisena. Siin on, kuidas sortida suurt numbritest koosnevat massiivi, kasutades reasisest worker-moodulit:

            
// Määratlege workeri kood
const workerCode = `
  self.onmessage = function(event) {
    const data = event.data;
    data.sort((a, b) => a - b);
    self.postMessage(data);
  };
`;

// Looge Blob URL
const blob = new Blob([workerCode], { type: 'text/javascript' });
const workerURL = URL.createObjectURL(blob);

// Looge workeri instants
const worker = new Worker(workerURL);

// Looge suur numbritest koosnev massiiv
const data = Array.from({ length: 1000000 }, () => Math.floor(Math.random() * 1000000));

// Saatke andmed workerile
worker.postMessage(data);

// Kuulake tulemust
worker.onmessage = function(event) {
  const sortedData = event.data;
  console.log("Sorditud andmed: " + sortedData.slice(0, 10)); // Logige esimesed 10 elementi
  URL.revokeObjectURL(workerURL);
};

            

              
                Copy
              
            
          

Üldised kaalutlused ja parimad tavad

Kasutades reasiseseid worker-mooduleid globaalses kontekstis, kaaluge järgmist:

• Koodi suurus: Suure hulga koodi manustamine otse oma JavaScripti faili võib suurendada faili suurust ja potentsiaalselt mõjutada esialgseid laadimisaegu. Hinnake, kas reasiseste workerite eelised kaaluvad üles potentsiaalse mõju faili suurusele. Kaaluge selle leevendamiseks koodi jagamise tehnikaid.
• Silumine: Reasiseste worker-moodulite silumine võib olla keerulisem kui eraldiseisvate worker-failide silumine. Kasutage brauseri arendajate tööriistu workeri koodi ja täitmise kontrollimiseks.
• Brauseri ühilduvus: Veenduge, et sihtbrauserid toetavad JavaScript'i moodulplokke ja veebitöötajaid. Enamik kaasaegseid brausereid toetab neid funktsioone, kuid on oluline testida vanematel brauseritel, kui peate neid toetama.
• Turvalisus: Olge teadlik koodist, mida te workeris käivitate. Workerid töötavad eraldi kontekstis, seega veenduge, et kood on turvaline ega kujuta endast turvariske.
• Vigade käsitlemine: Rakendage robustset vigade käsitlemist nii põhilõimes kui ka workeri lõimes. Kuulake workeri error sündmust, et püüda kinni kõik käsitlemata erandid.

Alternatiivid reasisestele worker-moodulitele

Kuigi reasisesed worker-moodulid pakuvad palju eeliseid, on olemas ka teisi lähenemisi veebitöötajate haldamiseks, millest igaühel on oma kompromissid:

• Spetsiaalsed worker-failid: Traditsiooniline lähenemine eraldi JavaScripti failide loomiseks workerite jaoks. See tagab hea murede eraldamise ja võib olla lihtsam siluda, kuid nõuab eraldi failide haldamist ja potentsiaalseid HTTP-päringuid.
• Jagatud workerid (Shared Workers): Võimaldavad mitmel erineva päritoluga skriptil pääseda juurde ühele workeri instantsile. See on kasulik andmete ja ressursside jagamiseks teie rakenduse erinevate osade vahel, kuid nõuab hoolikat haldamist konfliktide vältimiseks.
• Teenusetöötajad (Service Workers): Toimivad proksiserveritena veebirakenduste, brauseri ja võrgu vahel. Nad saavad pealt kuulata võrgupäringuid, vahemällu salvestada ressursse ja pakkuda võrguühenduseta juurdepääsu. Teenusetöötajad on keerukamad kui tavalised workerid ja neid kasutatakse tavaliselt täiustatud vahemällu salvestamiseks ja taustal sünkroonimiseks.
• Comlink: Teek, mis muudab veebitöötajatega töötamise lihtsamaks, pakkudes lihtsat RPC (Remote Procedure Call) liidest. Comlink tegeleb sõnumite edastamise ja serialiseerimise keerukustega, võimaldades teil kutsuda funktsioone workeris nii, nagu oleksid need kohalikud funktsioonid.

Kokkuvõte

JavaScript'i moodulplokid ja reasisesed worker-moodulid pakuvad võimsat ja mugavat viisi veebitöötajate eeliste kasutamiseks ilma eraldi worker-failide haldamise keerukuseta. Määratledes workeri koodi otse oma JavaScripti koodis, saate lihtsustada arendust, parandada koodi organiseeritust ja vähendada failisõltuvusi. Kuigi on oluline arvestada potentsiaalsete puudustega, nagu silumine ja suurenenud faili suurus, kaaluvad eelised sageli puudused üles, eriti väikeste ja keskmise suurusega workeri ülesannete puhul. Kuna veebirakendused arenevad edasi ja nõuavad üha suuremat jõudlust, hakkavad reasisesed worker-moodulid tõenäoliselt mängima üha olulisemat rolli kasutajakogemuse optimeerimisel. Asünkroonsed toimingud, nagu kirjeldatud, on kaasaegsete ja jõudlusele orienteeritud veebirakenduste võti.