M

MLOG

Latviešu

Izpētiet Web Workers jaudu, lai uzlabotu tīmekļa lietotņu veiktspēju, izmantojot fona apstrādi. Uzziniet, kā ieviest un optimizēt Web Workers, lai nodrošinātu plūstošāku lietotāja pieredzi.

Veiktspējas atklāšana: Padziļināts Web Workers apskats fona apstrādei

Mūsdienu prasīgajā tīmekļa vidē lietotāji sagaida nevainojamas un atsaucīgas lietotnes. Galvenais aspekts, lai to sasniegtu, ir novērst, ka ilgstoši uzdevumi bloķē galveno pavedienu, tādējādi nodrošinot plūstošu lietotāja pieredzi. Web Workers nodrošina jaudīgu mehānismu, lai to paveiktu, ļaujot pārvietot skaitļošanas ziņā intensīvus uzdevumus uz fona pavedieniem, atbrīvojot galveno pavedienu, lai tas varētu apstrādāt lietotāja saskarnes atjauninājumus un lietotāju mijiedarbību.

Kas ir Web Workers?

Web Workers ir JavaScript skripti, kas darbojas fonā, neatkarīgi no tīmekļa pārlūka galvenā pavediena. Tas nozīmē, ka tie var veikt tādus uzdevumus kā sarežģītus aprēķinus, datu apstrādi vai tīkla pieprasījumus, neiesaldējot lietotāja saskarni. Uztveriet tos kā miniatūrus, veltītus darbiniekus, kas cītīgi veic uzdevumus aizkulisēs.

Atšķirībā no tradicionālā JavaScript koda, Web Workers tieši nepiekļūst DOM (Document Object Model). Tie darbojas atsevišķā globālā kontekstā, kas veicina izolāciju un novērš iejaukšanos galvenā pavediena darbībā. Komunikācija starp galveno pavedienu un Web Worker notiek, izmantojot ziņojumu pārsūtīšanas sistēmu.

Kāpēc izmantot Web Workers?

Galvenā Web Workers priekšrocība ir uzlabota veiktspēja un atsaucība. Šeit ir priekšrocību sadalījums:

Web Workers pielietojuma gadījumi

Web Workers ir piemēroti plašam uzdevumu klāstam, tostarp:

Web Workers ieviešana: Praktisks ceļvedis

Web Workers ieviešana ietver atsevišķa JavaScript faila izveidi darbinieka kodam, Web Worker instances izveidi galvenajā pavedienā un saziņu starp galveno pavedienu un darbinieku, izmantojot ziņojumus.

1. solis: Web Worker skripta izveide

Izveidojiet jaunu JavaScript failu (piemēram, worker.js), kurā būs kods, kas jāizpilda fonā. Šim failam nedrīkst būt nekādu atkarību no DOM. Piemēram, izveidosim vienkāršu darbinieku, kas aprēķina Fibonači virkni:

// worker.js
function fibonacci(n) {
  if (n <= 1) {
    return n;
  }
  return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
}

self.addEventListener('message', function(event) {
  const number = event.data;
  const result = fibonacci(number);
  self.postMessage(result);
});

Paskaidrojums:

2. solis: Web Worker instances izveide galvenajā pavedienā

Galvenajā JavaScript failā izveidojiet jaunu Web Worker instanci, izmantojot Worker konstruktoru:

// main.js
const worker = new Worker('worker.js');

worker.addEventListener('message', function(event) {
  const result = event.data;
  console.log('Fibonacci result:', result);
});

worker.postMessage(10); // Calculate Fibonacci(10)

Paskaidrojums:

3. solis: Ziņojumu sūtīšana un saņemšana

Komunikācija starp galveno pavedienu un Web Worker notiek, izmantojot metodi postMessage() un notikumu klausītāju message. Metode postMessage() tiek izmantota, lai nosūtītu datus darbiniekam, un notikumu klausītājs message tiek izmantots, lai saņemtu datus no darbinieka.

Dati, kas nosūtīti, izmantojot postMessage(), tiek kopēti, nevis koplietoti. Tas nodrošina, ka galvenais pavediens un darbinieks darbojas ar neatkarīgām datu kopijām, novēršot sacensību apstākļus (race conditions) un citas sinhronizācijas problēmas. Sarežģītām datu struktūrām apsveriet strukturētās klonēšanas vai pārsūtāmo objektu (transferable objects) izmantošanu (paskaidrots vēlāk).

Papildu Web Worker tehnikas

Lai gan pamata Web Workers ieviešana ir vienkārša, ir vairākas progresīvas tehnikas, kas var vēl vairāk uzlabot to veiktspēju un iespējas.

Pārsūtāmie objekti (Transferable Objects)

Pārsūtāmie objekti nodrošina mehānismu datu pārsūtīšanai starp galveno pavedienu un Web Workers, nekopējot datus. Tas var ievērojami uzlabot veiktspēju, strādājot ar lielām datu struktūrām, piemēram, ArrayBuffers, Blobs un ImageBitmaps.

Kad pārsūtāms objekts tiek nosūtīts, izmantojot postMessage(), īpašumtiesības uz objektu tiek nodotas saņēmējam. Sūtītājs zaudē piekļuvi objektam, un saņēmējs iegūst ekskluzīvu piekļuvi. Tas novērš datu bojājumus un nodrošina, ka tikai viens pavediens vienlaikus var modificēt objektu.

Piemērs:

// Galvenais pavediens
const arrayBuffer = new ArrayBuffer(1024 * 1024); // 1MB
worker.postMessage(arrayBuffer, [arrayBuffer]); // Pārsūta īpašumtiesības

// Darbinieks
self.addEventListener('message', function(event) {
  const arrayBuffer = event.data;
  // Apstrādā ArrayBuffer
});

Šajā piemērā arrayBuffer tiek pārsūtīts darbiniekam, to nekopējot. Galvenajam pavedienam pēc nosūtīšanas vairs nav piekļuves arrayBuffer.

Strukturētā klonēšana

Strukturētā klonēšana ir mehānisms dziļu JavaScript objektu kopiju izveidei. Tā atbalsta plašu datu tipu klāstu, tostarp primitīvās vērtības, objektus, masīvus, Dates, RegExps, Maps un Sets. Tomēr tā neatbalsta funkcijas vai DOM mezglus.

Strukturēto klonēšanu izmanto postMessage(), lai kopētu datus starp galveno pavedienu un Web Workers. Lai gan tā parasti ir efektīva, tā var būt lēnāka nekā pārsūtāmo objektu izmantošana lielām datu struktūrām.

SharedArrayBuffer

SharedArrayBuffer ir datu struktūra, kas ļauj vairākiem pavedieniem, ieskaitot galveno pavedienu un Web Workers, koplietot atmiņu. Tas nodrošina ļoti efektīvu datu koplietošanu un saziņu starp pavedieniem. Tomēr SharedArrayBuffer prasa rūpīgu sinhronizāciju, lai novērstu sacensību apstākļus un datu bojājumus.

Svarīgi drošības apsvērumi: Lai izmantotu SharedArrayBuffer, ir jāiestata specifiskas HTTP galvenes (Cross-Origin-Opener-Policy un Cross-Origin-Embedder-Policy), lai mazinātu drošības riskus, īpaši Spectre un Meltdown ievainojamības. Šīs galvenes izolē jūsu izcelsmi no citām izcelsmēm pārlūkā, neļaujot ļaundabīgam kodam piekļūt koplietotajai atmiņai.

Piemērs:

// Galvenais pavediens
const sharedArrayBuffer = new SharedArrayBuffer(1024);
const uint8Array = new Uint8Array(sharedArrayBuffer);
worker.postMessage(sharedArrayBuffer);

// Darbinieks
self.addEventListener('message', function(event) {
  const sharedArrayBuffer = event.data;
  const uint8Array = new Uint8Array(sharedArrayBuffer);
  // Piekļūst un modificē SharedArrayBuffer
});

Šajā piemērā gan galvenajam pavedienam, gan darbiniekam ir piekļuve tam pašam sharedArrayBuffer. Jebkuras izmaiņas, ko viens pavediens veic sharedArrayBuffer, būs nekavējoties redzamas otram pavedienam.

Sinhronizācija ar Atomics: Izmantojot SharedArrayBuffer, ir ļoti svarīgi sinhronizācijai izmantot Atomics operācijas. Atomics nodrošina atomiskas lasīšanas, rakstīšanas un salīdzināšanas un apmaiņas operācijas, kas nodrošina datu konsekvenci un novērš sacensību apstākļus. Piemēri ietver Atomics.load(), Atomics.store() un Atomics.compareExchange().

WebAssembly (WASM) Web Workers vidē

WebAssembly (WASM) ir zema līmeņa bināro instrukciju formāts, ko tīmekļa pārlūki var izpildīt gandrīz natīvā ātrumā. To bieži izmanto, lai palaistu skaitļošanas ziņā intensīvu kodu, piemēram, spēļu dzinējus, attēlu apstrādes bibliotēkas un zinātniskās simulācijas.

WebAssembly var izmantot Web Workers vidē, lai vēl vairāk uzlabotu veiktspēju. Kompilējot kodu uz WebAssembly un palaižot to Web Worker, jūs varat sasniegt ievērojamus veiktspējas uzlabojumus salīdzinājumā ar tā paša koda palaišanu JavaScript.

Piemērs:

  1. Kompilējiet savu C, C++ vai Rust kodu uz WebAssembly, izmantojot tādus rīkus kā Emscripten vai wasm-pack.
  2. Ielādējiet WebAssembly moduli savā Web Worker, izmantojot fetch vai XMLHttpRequest.
  3. Instanciējiet WebAssembly moduli un izsauciet tā funkcijas no darbinieka.

Darbinieku pūli (Worker Pools)

Uzdevumiem, kurus var sadalīt mazākās, neatkarīgās darba vienībās, varat izmantot darbinieku pūlu. Darbinieku pūls sastāv no vairākām Web Worker instancēm, kuras pārvalda centrālais kontrolieris. Kontrolieris sadala uzdevumus pieejamajiem darbiniekiem un apkopo rezultātus.

Darbinieku pūli var uzlabot veiktspēju, paralēli izmantojot vairākus CPU kodolus. Tie ir īpaši noderīgi tādiem uzdevumiem kā attēlu apstrāde, datu analīze un renderēšana.

Piemērs: Iedomājieties, ka veidojat lietotni, kurai jāapstrādā liels skaits attēlu. Tā vietā, lai katru attēlu apstrādātu secīgi vienā darbiniekā, varat izveidot darbinieku pūlu ar, teiksim, četriem darbiniekiem. Katrs darbinieks var apstrādāt daļu no attēliem, un rezultātus var apvienot galvenais pavediens.

Labākās prakses Web Workers izmantošanai

Lai maksimāli izmantotu Web Workers priekšrocības, apsveriet šādas labākās prakses:

Piemēri dažādos pārlūkos un ierīcēs

Web Workers ir plaši atbalstīti mūsdienu pārlūkos, tostarp Chrome, Firefox, Safari un Edge, gan galddatoros, gan mobilajās ierīcēs. Tomēr dažādās platformās var būt nelielas atšķirības veiktspējā un uzvedībā.

Web Workers atkļūdošana

Web Workers atkļūdošana var būt sarežģīta, jo tie darbojas atsevišķā globālā kontekstā. Tomēr vairums mūsdienu pārlūku nodrošina atkļūdošanas rīkus, kas var palīdzēt pārbaudīt Web Workers stāvokli un identificēt problēmas.

Drošības apsvērumi

Web Workers ievieš jaunus drošības apsvērumus, par kuriem izstrādātājiem būtu jāzina:

Alternatīvas Web Workers

Lai gan Web Workers ir jaudīgs rīks fona apstrādei, ir arī citas alternatīvas, kas var būt piemērotas noteiktiem lietošanas gadījumiem:

Noslēgums

Web Workers ir vērtīgs rīks tīmekļa lietotņu veiktspējas un atsaucības uzlabošanai. Pārvietojot skaitļošanas ziņā intensīvus uzdevumus uz fona pavedieniem, jūs varat nodrošināt plūstošāku lietotāja pieredzi un atraisīt pilnu jūsu tīmekļa lietotņu potenciālu. No attēlu apstrādes līdz datu analīzei un reāllaika datu straumēšanai, Web Workers var efektīvi un lietderīgi apstrādāt plašu uzdevumu klāstu. Izprotot Web Worker ieviešanas principus un labākās prakses, jūs varat izveidot augstas veiktspējas tīmekļa lietotnes, kas atbilst mūsdienu lietotāju prasībām.

Atcerieties rūpīgi apsvērt Web Workers izmantošanas drošības sekas, īpaši izmantojot SharedArrayBuffer. Vienmēr sanitizējiet ievades datus un ieviesiet robustu kļūdu apstrādi, lai novērstu ievainojamības.

Tā kā tīmekļa tehnoloģijas turpina attīstīties, Web Workers paliks būtisks rīks tīmekļa izstrādātājiem. Apgūstot fona apstrādes mākslu, jūs varat izveidot tīmekļa lietotnes, kas ir ātras, atsaucīgas un saistošas lietotājiem visā pasaulē.