JavaScript Module Workers: ปลดปล่อยพลังประมวลผลเบื้องหลัง

ในขอบเขตของการพัฒนาเว็บ การรักษาอินเทอร์เฟซผู้ใช้ที่ตอบสนองและมีประสิทธิภาพเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง JavaScript แม้ว่าจะเป็นภาษาของเว็บ แต่ทำงานบนเธรดเดียว ซึ่งอาจนำไปสู่คอขวดเมื่อจัดการงานที่ต้องใช้การคำนวณจำนวนมาก นี่คือที่มาของ JavaScript Module Workers Module Workers สร้างขึ้นบนพื้นฐานของ Web Workers นำเสนอโซลูชันอันทรงพลังสำหรับการมอบหมายงานไปยังเบื้องหลัง ดังนั้นจึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเธรดหลักและเพิ่มประสบการณ์ผู้ใช้โดยรวม

JavaScript Module Workers คืออะไร

JavaScript Module Workers โดยพื้นฐานแล้วคือสคริปต์ที่ทำงานในเบื้องหลังอย่างอิสระจากเธรดเบราว์เซอร์หลัก ให้คิดว่าพวกมันเป็นกระบวนการของเวิร์กเกอร์แยกต่างหากที่สามารถรันโค้ด JavaScript พร้อมกันได้โดยไม่ปิดกั้น UI พวกมันเปิดใช้งานการขนานที่แท้จริงใน JavaScript ทำให้คุณสามารถทำงานต่างๆ เช่น การประมวลผลข้อมูล การจัดการรูปภาพ หรือการคำนวณที่ซับซ้อนได้โดยไม่เสียสละการตอบสนอง ข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่าง Web Workers แบบคลาสสิกและ Module Workers อยู่ที่ระบบโมดูล: Module Workers รองรับโมดูล ES โดยตรง ทำให้การจัดระเบียบโค้ดและการจัดการการพึ่งพาทำได้ง่ายขึ้น

ทำไมต้องใช้ Module Workers

ประโยชน์ของการใช้ Module Workers มีมากมาย:

• ปรับปรุงประสิทธิภาพ: มอบหมายงานที่ต้องใช้ CPU จำนวนมากไปยังเธรดเบื้องหลัง ป้องกันไม่ให้เธรดหลักหยุดชะงักและรับประกันประสบการณ์การใช้งานที่ราบรื่น
• เพิ่มการตอบสนอง: ทำให้ UI ตอบสนองได้แม้ในขณะที่ทำการคำนวณที่ซับซ้อนหรือประมวลผลข้อมูล
• การประมวลผลแบบขนาน: ใช้ประโยชน์จากหลายคอร์เพื่อทำงานพร้อมกัน ซึ่งช่วยลดเวลาในการดำเนินการได้อย่างมาก
• การจัดระเบียบโค้ด: Module Workers รองรับโมดูล ES ทำให้ง่ายต่อการจัดระเบียบและบำรุงรักษาโค้ดของคุณ
• ความพร้อมกันที่ง่ายขึ้น: Module Workers มอบวิธีที่ค่อนข้างง่ายในการใช้งานความพร้อมกันในแอปพลิเคชัน JavaScript

การใช้งาน Module Worker ขั้นพื้นฐาน

มาแสดงการใช้งานพื้นฐานของ Module Worker ด้วยตัวอย่างง่ายๆ: การคำนวณตัวเลข Fibonacci ที่ n

1. สคริปต์หลัก (index.html)

ไฟล์ HTML นี้จะโหลดไฟล์ JavaScript หลัก (main.js) และมีปุ่มเพื่อเรียกใช้การคำนวณ Fibonacci

 


 คำนวณ Fibonacci
 

 

2. ไฟล์ JavaScript หลัก (main.js)

ไฟล์นี้สร้าง Module Worker ใหม่และส่งข้อความที่มีตัวเลขที่จะคำนวณตัวเลข Fibonacci ไปให้ นอกจากนี้ยังฟังข้อความจากเวิร์กเกอร์และแสดงผลลัพธ์

const calculateButton = document.getElementById('calculateButton');
const resultElement = document.getElementById('result');

calculateButton.addEventListener('click', () => {
 const worker = new Worker('worker.js', { type: 'module' });
 const number = 40; // ตัวอย่าง: คำนวณตัวเลข Fibonacci ที่ 40

 worker.postMessage(number);

 worker.onmessage = (event) => {
 resultElement.textContent = `Fibonacci(${number}) = ${event.data}`;
 };

 worker.onerror = (error) => {
 console.error('Worker error:', error);
 resultElement.textContent = 'เกิดข้อผิดพลาดในการคำนวณ Fibonacci.';
 };
});

3. ไฟล์ Module Worker (worker.js)

ไฟล์นี้มีโค้ดที่จะถูกดำเนินการในเบื้องหลัง ฟังข้อความจากเธรดหลัก คำนวณตัวเลข Fibonacci และส่งผลลัพธ์กลับ

// worker.js

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

self.onmessage = (event) => {
 const number = event.data;
 const result = fibonacci(number);
 self.postMessage(result);
};

คำอธิบาย

• สคริปต์หลักสร้างอินสแตนซ์ `Worker` ใหม่ โดยระบุพาธไปยังสคริปต์เวิร์กเกอร์ (`worker.js`) และตั้งค่าตัวเลือก `type` เป็น `'module'` เพื่อระบุว่าเป็น Module Worker
• จากนั้นสคริปต์หลักจะส่งข้อความไปยังเวิร์กเกอร์โดยใช้ `worker.postMessage()`
• สคริปต์เวิร์กเกอร์จะฟังข้อความโดยใช้ `self.onmessage`
• เมื่อได้รับข้อความ เวิร์กเกอร์จะคำนวณตัวเลข Fibonacci และส่งผลลัพธ์กลับไปยังสคริปต์หลักโดยใช้ `self.postMessage()`
• สคริปต์หลักจะฟังข้อความจากเวิร์กเกอร์โดยใช้ `worker.onmessage` และแสดงผลลัพธ์ใน `resultElement`

รูปแบบการประมวลผลเบื้องหลังด้วย Module Workers

Module Workers สามารถใช้เพื่อใช้งานรูปแบบการประมวลผลเบื้องหลังต่างๆ โดยแต่ละรูปแบบมีข้อดีและการใช้งานของตัวเอง

1. การมอบหมายงาน

นี่คือรูปแบบที่พบบ่อยที่สุด เกี่ยวข้องกับการย้ายงานที่ต้องใช้การคำนวณจำนวนมากหรืองานที่ถูกบล็อกจากเธรดหลักไปยัง Module Worker สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่า UI ยังคงตอบสนองได้ แม้ในขณะที่ดำเนินการต่างๆ ที่ซับซ้อน ตัวอย่างเช่น การถอดรหัสรูปภาพขนาดใหญ่ การประมวลผลไฟล์ JSON จำนวนมาก หรือการจำลองฟิสิกส์ที่ซับซ้อนสามารถมอบหมายไปยังเวิร์กเกอร์ได้

ตัวอย่าง: การประมวลผลรูปภาพ

ลองนึกภาพแอปพลิเคชันบนเว็บที่ช่วยให้ผู้ใช้สามารถอัปโหลดรูปภาพและใช้ฟิลเตอร์ได้ การประมวลผลรูปภาพอาจต้องใช้การคำนวณจำนวนมาก ซึ่งอาจทำให้ UI หยุดชะงักได้ โดยการมอบหมายการประมวลผลรูปภาพไปยัง Module Worker คุณสามารถรักษา UI ให้ตอบสนองได้ในขณะที่รูปภาพกำลังถูกประมวลผลในเบื้องหลัง

2. การดึงข้อมูลล่วงหน้า

การดึงข้อมูลล่วงหน้าเกี่ยวข้องกับการโหลดข้อมูลในเบื้องหลังก่อนที่จะจำเป็นต้องใช้จริง ซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพที่รับรู้ของแอปพลิเคชันของคุณได้อย่างมาก Module Workers เหมาะสำหรับงานนี้ เนื่องจากสามารถดึงข้อมูลจากเซิร์ฟเวอร์หรือที่เก็บข้อมูลภายในเครื่องได้โดยไม่ปิดกั้น UI

ตัวอย่าง: รายละเอียดผลิตภัณฑ์อีคอมเมิร์ซ

ในแอปพลิเคชันอีคอมเมิร์ซ คุณสามารถใช้ Module Worker เพื่อดึงรายละเอียดผลิตภัณฑ์ล่วงหน้าที่ผู้ใช้น่าจะดูต่อไป โดยอิงตามประวัติการเรียกดูหรือคำแนะนำของพวกเขา สิ่งนี้จะทำให้มั่นใจได้ว่ารายละเอียดผลิตภัณฑ์พร้อมใช้งานเมื่อผู้ใช้นำทางไปยังหน้าผลิตภัณฑ์ ส่งผลให้ประสบการณ์การเรียกดูเร็วขึ้นและราบรื่นขึ้น พิจารณาว่าผู้ใช้ในภูมิภาคต่างๆ อาจมีความเร็วเครือข่ายที่แตกต่างกัน ผู้ใช้ในโตเกียวที่มีอินเทอร์เน็ตไฟเบอร์จะมีประสบการณ์ที่แตกต่างจากผู้ที่อยู่ในชนบทโบลิเวียที่มีการเชื่อมต่อมือถือ การดึงข้อมูลล่วงหน้าสามารถปรับปรุงประสบการณ์ของผู้ใช้ในพื้นที่ที่มีแบนด์วิธต่ำได้อย่างมาก

3. งานเป็นระยะ

Module Workers สามารถใช้เพื่อทำงานเป็นระยะในเบื้องหลัง เช่น การซิงโครไนซ์ข้อมูลกับเซิร์ฟเวอร์ การอัปเดตแคช หรือการเรียกใช้การวิเคราะห์ สิ่งนี้ทำให้คุณสามารถอัปเดตแอปพลิเคชันของคุณได้โดยไม่ส่งผลกระทบต่อประสบการณ์ผู้ใช้ ในขณะที่มักใช้ `setInterval` Module Worker ให้การควบคุมที่มากกว่าและป้องกันการปิดกั้น UI ที่อาจเกิดขึ้น

ตัวอย่าง: การซิงโครไนซ์ข้อมูลเบื้องหลัง

แอปพลิเคชันมือถือที่จัดเก็บข้อมูลภายในเครื่องอาจต้องซิงโครไนซ์กับเซิร์ฟเวอร์ระยะไกลเป็นระยะเพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลเป็นปัจจุบัน Module Worker สามารถใช้เพื่อทำการซิงโครไนซ์นี้ในเบื้องหลังโดยไม่ขัดจังหวะผู้ใช้ พิจารณาฐานผู้ใช้ทั่วโลกที่มีผู้ใช้ในเขตเวลาที่แตกต่างกัน การซิงค์เป็นระยะอาจต้องปรับเปลี่ยนเพื่อหลีกเลี่ยงช่วงเวลาที่มีการใช้งานสูงสุดในบางภูมิภาคเพื่อลดค่าใช้จ่ายด้านแบนด์วิธ

4. การประมวลผลสตรีม

Module Workers เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการประมวลผลสตรีมข้อมูลแบบเรียลไทม์ ซึ่งอาจเป็นประโยชน์สำหรับงานต่างๆ เช่น การวิเคราะห์ข้อมูลเซ็นเซอร์ การประมวลผลฟีดวิดีโอสด หรือการจัดการข้อความแชทแบบเรียลไทม์

ตัวอย่าง: แอปพลิเคชันแชทแบบเรียลไทม์

ในแอปพลิเคชันแชทแบบเรียลไทม์ Module Worker สามารถใช้เพื่อประมวลผลข้อความแชทขาเข้า ทำการวิเคราะห์ความรู้สึก หรือกรองเนื้อหาที่ไม่เหมาะสม สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าเธรดหลักยังคงตอบสนองและประสบการณ์การแชทราบรื่นและไร้รอยต่อ

5. การคำนวณแบบอะซิงโครนัส

สำหรับงานที่เกี่ยวข้องกับการดำเนินการแบบอะซิงโครนัสที่ซับซ้อน เช่น การเรียก API ที่เชื่อมต่อกัน หรือการแปลงข้อมูลขนาดใหญ่ Module Workers สามารถจัดเตรียมสภาพแวดล้อมเฉพาะเพื่อจัดการกระบวนการเหล่านี้โดยไม่ปิดกั้นเธรดหลัก สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชันที่โต้ตอบกับบริการภายนอกหลายรายการ

ตัวอย่าง: การรวมข้อมูลหลายบริการ

แอปพลิเคชันอาจต้องรวบรวมข้อมูลจาก API หลายรายการ (เช่น สภาพอากาศ ข่าว ราคาหุ้น) เพื่อแสดงแดชบอร์ดที่ครอบคลุม Module Worker สามารถจัดการความซับซ้อนของการจัดการคำขอแบบอะซิงโครนัสเหล่านี้และรวมข้อมูลก่อนส่งกลับไปยังเธรดหลักเพื่อแสดงผล

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการใช้ Module Workers

เพื่อใช้ประโยชน์จาก Module Workers อย่างมีประสิทธิภาพ ให้พิจารณาแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดต่อไปนี้:

• เก็บข้อความให้มีขนาดเล็ก: ลดปริมาณข้อมูลที่ถ่ายโอนระหว่างเธรดหลักและเวิร์กเกอร์ ข้อความขนาดใหญ่อาจขัดขวางประโยชน์ด้านประสิทธิภาพของการใช้เวิร์กเกอร์ พิจารณาใช้การโคลนแบบมีโครงสร้างหรือวัตถุที่ถ่ายโอนได้สำหรับการถ่ายโอนข้อมูลขนาดใหญ่
• ลดการสื่อสาร: การสื่อสารบ่อยครั้งระหว่างเธรดหลักและเวิร์กเกอร์อาจทำให้เกิดค่าใช้จ่ายสูง ปรับโค้ดของคุณให้เหมาะสมเพื่อลดจำนวนข้อความที่แลกเปลี่ยน
• จัดการข้อผิดพลาดอย่างเหมาะสม: ใช้การจัดการข้อผิดพลาดที่เหมาะสมทั้งในเธรดหลักและเวิร์กเกอร์เพื่อป้องกันการขัดข้องที่ไม่คาดคิด ฟังเหตุการณ์ `onerror` ในเธรดหลักเพื่อดักจับข้อผิดพลาดจากเวิร์กเกอร์
• ใช้วัตถุที่ถ่ายโอนได้: สำหรับการถ่ายโอนข้อมูลจำนวนมาก ให้ใช้วัตถุที่ถ่ายโอนได้เพื่อหลีกเลี่ยงการคัดลอกข้อมูล วัตถุที่ถ่ายโอนได้ช่วยให้คุณสามารถย้ายข้อมูลได้โดยตรงจากบริบทหนึ่งไปยังอีกบริบทหนึ่ง ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพได้อย่างมาก ตัวอย่าง ได้แก่ `ArrayBuffer`, `MessagePort` และ `ImageBitmap`
• ยุติเวิร์กเกอร์เมื่อไม่จำเป็น: เมื่อไม่ต้องการเวิร์กเกอร์อีกต่อไป ให้ยุติเพื่อเพิ่มทรัพยากร ใช้เมธอด `worker.terminate()` เพื่อยุติเวิร์กเกอร์ การไม่ทำเช่นนั้นอาจนำไปสู่การรั่วไหลของหน่วยความจำ
• พิจารณาการแยกโค้ด: หากสคริปต์เวิร์กเกอร์ของคุณมีขนาดใหญ่ ให้พิจารณาการแยกโค้ดเพื่อโหลดเฉพาะโมดูลที่จำเป็นเมื่อเริ่มต้นเวิร์กเกอร์ สิ่งนี้สามารถปรับปรุงเวลาเริ่มต้นของเวิร์กเกอร์ได้
• ทดสอบอย่างละเอียด: ทดสอบการใช้งาน Module Worker ของคุณอย่างละเอียดเพื่อให้แน่ใจว่าทำงานได้อย่างถูกต้องและให้ประโยชน์ด้านประสิทธิภาพตามที่คาดไว้ ใช้เครื่องมือสำหรับนักพัฒนาเบราว์เซอร์เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพของแอปพลิเคชันของคุณและระบุคอขวดที่อาจเกิดขึ้น
• ข้อควรพิจารณาด้านความปลอดภัย: Module Workers ทำงานในขอบเขตส่วนกลางแยกต่างหาก แต่พวกเขายังคงสามารถเข้าถึงทรัพยากรต่างๆ เช่น คุกกี้และที่เก็บข้อมูลภายในเครื่องได้ โปรดคำนึงถึงผลกระทบด้านความปลอดภัยเมื่อทำงานกับข้อมูลที่ละเอียดอ่อนในเวิร์กเกอร์
• ข้อควรพิจารณาด้านการเข้าถึง: ในขณะที่ Module Workers ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพ ให้แน่ใจว่า UI ยังคงเข้าถึงได้สำหรับผู้ใช้ที่มีความบกพร่องทางร่างกาย อย่าพึ่งพาเพียงแค่การแสดงผลแบบภาพที่อาจถูกประมวลผลในเบื้องหลัง จัดเตรียมข้อความสำรองและแอตทริบิวต์ ARIA ที่จำเป็น

Module Workers เทียบกับตัวเลือกความพร้อมกันอื่นๆ

ในขณะที่ Module Workers เป็นเครื่องมืออันทรงพลังสำหรับการประมวลผลเบื้องหลัง สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาตัวเลือกความพร้อมกันอื่นๆ และเลือกตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับความต้องการของคุณ

• Web Workers (คลาสสิก): รุ่นก่อนของ Module Workers พวกเขาไม่รองรับโมดูล ES โดยตรง ทำให้การจัดระเบียบโค้ดและการจัดการการพึ่งพาซับซ้อนมากขึ้น Module Workers โดยทั่วไปเป็นที่ต้องการสำหรับโปรเจกต์ใหม่ๆ
• Service Workers: ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการแคชและการซิงโครไนซ์เบื้องหลัง เปิดใช้งานความสามารถออฟไลน์ แม้ว่าพวกมันจะทำงานในเบื้องหลังด้วย แต่ได้รับการออกแบบมาสำหรับการใช้งานที่แตกต่างจาก Module Workers Service Workers สกัดกั้นคำขอเครือข่ายและสามารถตอบสนองด้วยข้อมูลที่แคชได้ ในขณะที่ Module Workers เป็นเครื่องมือประมวลผลเบื้องหลังอเนกประสงค์มากกว่า
• Shared Workers: อนุญาตให้สคริปต์หลายรายการจากต้นทางต่างๆ เข้าถึงอินสแตนซ์เวิร์กเกอร์เดียว สิ่งนี้สามารถเป็นประโยชน์สำหรับการแบ่งปันทรัพยากรหรือประสานงานงานระหว่างส่วนต่างๆ ของแอปพลิเคชันบนเว็บ
• Threads (Node.js): Node.js ยังมีโมดูล `worker_threads` สำหรับการทำงานแบบหลายเธรด นี่คือแนวคิดที่คล้ายกัน ช่วยให้คุณมอบหมายงานไปยังเธรดแยกต่างหาก เธรด Node.js โดยทั่วไปจะหนักกว่า Web Workers ที่ใช้เบราว์เซอร์

ตัวอย่างในโลกแห่งความเป็นจริงและกรณีศึกษา

บริษัทและองค์กรหลายแห่งได้นำ Module Workers ไปใช้อย่างประสบความสำเร็จเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและการตอบสนองของแอปพลิเคชันบนเว็บ ตัวอย่างบางส่วนมีดังนี้:

• Google Maps: ใช้ Web Workers (และอาจเป็น Module Workers สำหรับคุณสมบัติใหม่กว่า) เพื่อจัดการการเรนเดอร์แผนที่และการประมวลผลข้อมูลในเบื้องหลัง มอบประสบการณ์การเรียกดูแผนที่ที่ราบรื่นและตอบสนอง
• Figma: เครื่องมือออกแบบร่วมที่ใช้ Web Workers อย่างมากในการจัดการการเรนเดอร์กราฟิกเวกเตอร์ที่ซับซ้อนและคุณสมบัติการทำงานร่วมกันแบบเรียลไทม์ Module Workers น่าจะมีบทบาทในสถาปัตยกรรมแบบโมดูล
• โปรแกรมตัดต่อวิดีโอออนไลน์: โปรแกรมตัดต่อวิดีโอออนไลน์หลายรายการใช้ Web Workers เพื่อประมวลผลไฟล์วิดีโอในเบื้องหลัง ทำให้ผู้ใช้สามารถแก้ไขต่อไปได้ในขณะที่วิดีโอกำลังถูกเรนเดอร์ การเข้ารหัสและถอดรหัสวิดีโอใช้ CPU จำนวนมากและเหมาะอย่างยิ่งสำหรับเวิร์กเกอร์
• การจำลองทางวิทยาศาสตร์: แอปพลิเคชันบนเว็บที่ทำการจำลองทางวิทยาศาสตร์ เช่น การพยากรณ์อากาศหรือพลวัตของโมเลกุล มักใช้ Web Workers เพื่อมอบหมายการคำนวณที่ต้องใช้การคำนวณจำนวนมากไปยังเบื้องหลัง

ตัวอย่างเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงความคล่องตัวของ Module Workers และความสามารถในการเพิ่มประสิทธิภาพของแอปพลิเคชันบนเว็บประเภทต่างๆ

บทสรุป

JavaScript Module Workers มอบกลไกอันทรงพลังสำหรับการมอบหมายงานไปยังเบื้องหลัง ปรับปรุงประสิทธิภาพและการตอบสนองของแอปพลิเคชัน ด้วยการทำความเข้าใจรูปแบบการประมวลผลเบื้องหลังต่างๆ และปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด คุณสามารถใช้ประโยชน์จาก Module Workers ได้อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อสร้างแอปพลิเคชันบนเว็บที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรกับผู้ใช้มากขึ้น เมื่อแอปพลิเคชันบนเว็บมีความซับซ้อนมากขึ้น การใช้ Module Workers จะมีความสำคัญมากขึ้นในการรักษาประสบการณ์การใช้งานที่ราบรื่นและสนุกสนาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับผู้ใช้ในพื้นที่ที่มีแบนด์วิธจำกัดหรืออุปกรณ์รุ่นเก่า