JavaScript Modul Worker'lari: Fon rejimida qayta ishlash va izolyatsiya

Zamonaviy veb-ilovalar sezgirlik va samaradorlikni talab qiladi. Foydalanuvchilar, hatto hisoblash jihatidan murakkab vazifalarni bajarayotganda ham, uzluksiz tajribani kutishadi. JavaScript Modul Worker'lari bunday vazifalarni fon oqimlariga o'tkazish uchun kuchli mexanizmni taqdim etadi, bu asosiy oqimning bloklanishini oldini oladi va silliq foydalanuvchi interfeysini ta'minlaydi. Ushbu maqolada JavaScript'da Modul Worker'lardan foydalanishning tushunchalari, amalga oshirilishi va afzalliklari ko'rib chiqiladi.

Web Worker'lar nima?

Web Worker'lar zamonaviy veb-platformaning asosiy qismi bo'lib, ular JavaScript kodini veb-sahifaning asosiy oqimidan alohida, fon oqimlarida ishga tushirishga imkon beradi. Bu murakkab hisob-kitoblar, ma'lumotlarni qayta ishlash yoki tarmoq so'rovlari kabi foydalanuvchi interfeysini bloklashi mumkin bo'lgan vazifalar uchun juda muhimdir. Ushbu operatsiyalarni worker'ga o'tkazish orqali asosiy oqim foydalanuvchi bilan o'zaro aloqalarni boshqarish va interfeysni render qilish uchun bo'sh qoladi, bu esa yanada sezgir ilovaga olib keladi.

Klassik Web Worker'larning cheklovlari

JavaScript fayliga URL bilan `Worker()` konstruktori yordamida yaratilgan an'anaviy Web Worker'lar bir nechta asosiy cheklovlarga ega:

• DOM'ga to'g'ridan-to'g'ri kirish yo'q: Worker'lar alohida global doirada ishlaydi va Document Object Model (DOM) ni to'g'ridan-to'g'ri o'zgartira olmaydi. Bu siz worker ichidan interfeysni to'g'ridan-to'g'ri yangilay olmaysiz degan ma'noni anglatadi. Ma'lumotlar render qilish uchun asosiy oqimga qaytarilishi kerak.
• Cheklangan API'larga kirish: Worker'lar brauzer API'larining cheklangan qismiga kirish huquqiga ega. `window` va `document` kabi ba'zi API'lar mavjud emas.
• Modullarni yuklash murakkabligi: Tashqi skriptlar va modullarni klassik Web Worker'larga yuklash noqulay bo'lishi mumkin. Siz ko'pincha `importScripts()` kabi texnikalardan foydalanishingiz kerak bo'ladi, bu esa bog'liqliklarni boshqarish muammolariga va kamroq tuzilgan kod bazasiga olib kelishi mumkin.

Modul Worker'lari bilan tanishuv

Brauzerlarning so'nggi versiyalarida taqdim etilgan Modul Worker'lari worker kontekstida ECMAScript modullarini (ES Modules) ishlatishga imkon berish orqali klassik Web Worker'larning cheklovlarini hal qiladi. Bu bir nechta muhim afzalliklarni beradi:

• ES Modullarini qo'llab-quvvatlash: Modul Worker'lari ES Modullarini to'liq qo'llab-quvvatlaydi, bu sizga bog'liqliklarni boshqarish va kodingizni modulli tarzda tuzish uchun `import` va `export` iboralaridan foydalanish imkonini beradi. Bu kodni tashkil etish va saqlashni sezilarli darajada yaxshilaydi.
• Soddalashtirilgan bog'liqliklarni boshqarish: ES Modullari bilan siz standart JavaScript modulini aniqlash mexanizmlaridan foydalanishingiz mumkin, bu esa bog'liqliklarni boshqarish va tashqi kutubxonalarni yuklashni osonlashtiradi.
• Yaxshilangan kodni qayta ishlatish imkoniyati: Modullar sizga asosiy oqim va worker o'rtasida kodni almashish imkonini beradi, bu esa kodni qayta ishlatishga yordam beradi va ortiqchalikni kamaytiradi.

Modul Worker'ini yaratish

Modul Worker'ini yaratish klassik Web Worker'ini yaratishga o'xshaydi, ammo muhim farq bilan: `Worker()` konstruktorida `type: 'module'` opsiyasini ko'rsatishingiz kerak.

Mana oddiy misol:

            // main.js
const worker = new Worker('worker.js', { type: 'module' });

worker.onmessage = (event) => {
 console.log('Workerdan xabar olindi:', event.data);
};

worker.postMessage('Asosiy oqimdan salom!');

// worker.js
import { someFunction } from './module.js';

self.onmessage = (event) => {
 const data = event.data;
 console.log('Asosiy oqimdan xabar olindi:', data);
 const result = someFunction(data);
 self.postMessage(result);
};

// module.js
export function someFunction(data) {
 return `Qayta ishlandi: ${data}`;
}

            

              
                Copy
              
            
          

Ushbu misolda:

• `main.js` `new Worker('worker.js', { type: 'module' })` yordamida yangi Modul Worker'ini yaratadi. `type: 'module'` opsiyasi brauzerga `worker.js` faylini ES Moduli sifatida qabul qilishni aytadi.
• `worker.js` `import` iborasi yordamida `./module.js` dan `someFunction` funksiyasini import qiladi.
• Worker `self.onmessage` yordamida asosiy oqimdan kelgan xabarlarni tinglaydi va `self.postMessage` yordamida qayta ishlangan natija bilan javob beradi.
• `module.js` oddiy qayta ishlash funksiyasi bo'lgan `someFunction`ni eksport qiladi.

Asosiy oqim va worker o'rtasidagi aloqa

Asosiy oqim va worker o'rtasidagi aloqa xabar uzatish orqali amalga oshiriladi. Ma'lumotlarni worker'ga yuborish uchun `postMessage()` usulidan va worker'dan ma'lumotlarni qabul qilish uchun `onmessage` hodisa tinglovchisidan foydalanasiz.

Ma'lumotlarni yuborish:

Asosiy oqimda:

            worker.postMessage(data);
            

              
                Copy
              
            
          

Worker'da:

            self.postMessage(result);
            

              
                Copy
              
            
          

Ma'lumotlarni qabul qilish:

Asosiy oqimda:

            worker.onmessage = (event) => {
 const data = event.data;
 console.log('Workerdan ma\'lumot olindi:', data);
};
            

              
                Copy
              
            
          

Worker'da:

            self.onmessage = (event) => {
 const data = event.data;
 console.log('Asosiy oqimdan ma\'lumot olindi:', data);
};
            

              
                Copy
              
            
          

Transferable Objects (O'tkaziladigan obyektlar):

Katta hajmdagi ma'lumotlarni uzatish uchun Transferable Objects'dan foydalanishni o'ylab ko'ring. Transferable Objects sizga ma'lumotlarni nusxalamasdan, asosiy xotira buferining egaligini bir kontekstdan (asosiy oqim yoki worker) boshqasiga o'tkazish imkonini beradi. Bu, ayniqsa, katta massivlar yoki tasvirlar bilan ishlashda unumdorlikni sezilarli darajada oshirishi mumkin.

`ArrayBuffer` yordamida misol:

            // Asosiy oqim
const buffer = new ArrayBuffer(1024 * 1024); // 1MB bufer
worker.postMessage(buffer, [buffer]); // Bufer egaligini o'tkazish

// Worker
self.onmessage = (event) => {
 const buffer = event.data;
 // Buferdan foydalanish
};
            

              
                Copy
              
            
          

E'tibor bering, egalikni o'tkazgandan so'ng, yuboruvchi kontekstdagi asl o'zgaruvchi yaroqsiz bo'lib qoladi.

Modul Worker'lari uchun foydalanish holatlari

Modul Worker'lari fon rejimida qayta ishlashdan foyda ko'rishi mumkin bo'lgan keng ko'lamli vazifalar uchun javob beradi. Mana bir nechta keng tarqalgan foydalanish holatlari:

• Tasvir va videoni qayta ishlash: Filtrlash, o'lchamini o'zgartirish yoki kodlash kabi murakkab tasvir yoki video manipulyatsiyalarini bajarish interfeysning qotib qolishini oldini olish uchun worker'ga o'tkazilishi mumkin.
• Ma'lumotlar tahlili va hisoblash: Statistik tahlil, mashinaviy o'rganish yoki simulyatsiyalar kabi katta ma'lumotlar to'plamini o'z ichiga olgan vazifalar asosiy oqimni bloklamaslik uchun worker'da bajarilishi mumkin.
• Tarmoq so'rovlari: Bir nechta tarmoq so'rovlarini yuborish yoki katta javoblarni qayta ishlash sezgirlikni yaxshilash uchun worker'da amalga oshirilishi mumkin.
• Kodni kompilyatsiya va transpilatsiya qilish: TypeScript'ni JavaScript'ga o'zgartirish kabi kodni kompilyatsiya qilish yoki transpilatsiya qilish, ishlab chiqish jarayonida interfeysni bloklamaslik uchun worker'da amalga oshirilishi mumkin.
• O'yinlar va simulyatsiyalar: Murakkab o'yin mantig'i yoki simulyatsiyalar unumdorlik va sezgirlikni yaxshilash uchun worker'da ishga tushirilishi mumkin.

Misol: Modul Worker'lari yordamida tasvirni qayta ishlash

Keling, tasvirni qayta ishlash uchun Modul Worker'laridan foydalanishning amaliy misolini ko'rib chiqaylik. Biz foydalanuvchilarga tasvir yuklash va worker yordamida kulrang rang filtrini qo'llash imkonini beradigan oddiy ilova yaratamiz.

            // index.html
<input type="file" id="imageInput" accept="image/*">
<canvas id="canvas"></canvas>
<script src="main.js"></script>

            

              
                Copy
              
            
          

            // main.js
const imageInput = document.getElementById('imageInput');
const canvas = document.getElementById('canvas');
const ctx = canvas.getContext('2d');

const worker = new Worker('worker.js', { type: 'module' });

imageInput.addEventListener('change', (event) => {
 const file = event.target.files[0];
 const reader = new FileReader();

 reader.onload = (e) => {
 const img = new Image();
 img.onload = () => {
 canvas.width = img.width;
 canvas.height = img.height;
 ctx.drawImage(img, 0, 0);

 const imageData = ctx.getImageData(0, 0, img.width, img.height);
 worker.postMessage(imageData, [imageData.data.buffer]); // Egalikni o'tkazish
 };
 img.src = e.target.result;
 };
 reader.readAsDataURL(file);
});

worker.onmessage = (event) => {
 const imageData = event.data;
 ctx.putImageData(imageData, 0, 0);
};
            

              
                Copy
              
            
          

            // worker.js
self.onmessage = (event) => {
 const imageData = event.data;
 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; // qizil
 data[i + 1] = avg; // yashil
 data[i + 2] = avg; // ko'k
 }

 self.postMessage(imageData, [imageData.data.buffer]); // Egalikni qaytarib o'tkazish
};
            

              
                Copy
              
            
          

Ushbu misolda:

• `main.js` tasvirni yuklashni boshqaradi va tasvir ma'lumotlarini worker'ga yuboradi.
• `worker.js` tasvir ma'lumotlarini qabul qiladi, kulrang rang filtrini qo'llaydi va qayta ishlangan ma'lumotlarni asosiy oqimga qaytaradi.
• So'ngra asosiy oqim canvas'ni filtrlangan tasvir bilan yangilaydi.
• Biz `imageData` ni asosiy oqim va worker o'rtasida samarali o'tkazish uchun `Transferable Objects` dan foydalanamiz.

Modul Worker'laridan foydalanish bo'yicha eng yaxshi amaliyotlar

Modul Worker'laridan samarali foydalanish uchun quyidagi eng yaxshi amaliyotlarni ko'rib chiqing:

• Mos vazifalarni aniqlang: Hisoblash jihatidan intensiv yoki bloklovchi operatsiyalarni o'z ichiga olgan vazifalarni tanlang. Tez bajariladigan oddiy vazifalar worker'ga o'tkazishdan foyda ko'rmasligi mumkin.
• Ma'lumotlar uzatishni minimallashtiring: Asosiy oqim va worker o'rtasida uzatiladigan ma'lumotlar miqdorini kamaytiring. Keraksiz nusxalashni oldini olish uchun iloji bo'lsa, Transferable Objects'dan foydalaning.
• Xatolarni qayta ishlang: Kutilmagan xatolarni oqilona hal qilish uchun ham asosiy oqimda, ham worker'da mustahkam xatolarni qayta ishlashni joriy qiling. Asosiy oqimda `worker.onerror` va worker'da `self.onerror` dan foydalaning.
• Bog'liqliklarni boshqaring: Bog'liqliklarni samarali boshqarish va kodni qayta ishlatish imkoniyatini ta'minlash uchun ES Modullaridan foydalaning.
• Puxta sinovdan o'tkazing: Worker kodingizni fon oqimida to'g'ri ishlashini va turli stsenariylarni boshqarishini ta'minlash uchun yaxshilab sinovdan o'tkazing.
• Polifillarni ko'rib chiqing: Zamonaviy brauzerlar Modul Worker'larini keng qo'llab-quvvatlasa-da, moslikni ta'minlash uchun eski brauzerlar uchun polifillardan foydalanishni o'ylab ko'ring.
• Hodisalar tsiklidan xabardor bo'ling: Har ikki oqimni bloklamaslik uchun hodisalar tsiklining ham asosiy oqimda, ham worker'da qanday ishlashini tushuning.

Xavfsizlik masalalari

Web Worker'lar, shu jumladan Modul Worker'lari, xavfsiz kontekstda ishlaydi. Ular bir xil manba siyosatiga (same-origin policy) bo'ysunadi, bu esa turli manbalardan resurslarga kirishni cheklaydi. Bu saytlararo skripting (XSS) hujumlari va boshqa xavfsizlik zaifliklarining oldini olishga yordam beradi.

Biroq, worker'lardan foydalanganda yuzaga kelishi mumkin bo'lgan xavfsizlik xatarlaridan xabardor bo'lish muhim:

• Ishonchsiz kod: Worker'da ishonchsiz kodni ishga tushirishdan saqlaning, chunki bu ilovaning xavfsizligiga putur etkazishi mumkin.
• Ma'lumotlarni sanitarizatsiya qilish: XSS hujumlarini oldini olish uchun worker'dan olingan har qanday ma'lumotni asosiy oqimda ishlatishdan oldin sanitarizatsiya qiling.
• Resurs cheklovlari: Brauzer tomonidan worker'larga qo'yiladigan xotira va CPU dan foydalanish kabi resurs cheklovlaridan xabardor bo'ling. Ushbu cheklovlardan oshib ketish unumdorlik muammolariga yoki hatto ishdan chiqishlarga olib kelishi mumkin.

Modul Worker'larini diskriminatsiya qilish

Modul Worker'larini diskriminatsiya qilish oddiy JavaScript kodini diskriminatsiya qilishdan biroz farq qilishi mumkin. Ko'pgina zamonaviy brauzerlar worker'lar uchun ajoyib diskriminatsiya vositalarini taqdim etadi:

• Brauzer ishlab chiquvchi vositalari: Worker holatini tekshirish, to'xtash nuqtalarini (breakpoints) o'rnatish va kod bo'ylab qadamma-qadam yurish uchun brauzerning ishlab chiquvchi vositalaridan (masalan, Chrome DevTools, Firefox Developer Tools) foydalaning. Odatda DevTools'dagi "Workers" yorlig'i ishlayotgan worker'larga ulanish va ularni diskriminatsiya qilish imkonini beradi.
• Konsolga yozish: Diskriminatsiya ma'lumotlarini konsolga chiqarish uchun worker'da `console.log()` iboralaridan foydalaning.
• Manba xaritalari (Source Maps): Minifikatsiyalangan yoki transpilatsiya qilingan worker kodini diskriminatsiya qilish uchun manba xaritalaridan foydalaning.
• To'xtash nuqtalari (Breakpoints): Ijroni to'xtatish va o'zgaruvchilar holatini tekshirish uchun worker kodida to'xtash nuqtalarini o'rnating.

Modul Worker'lariga alternativlar

Modul Worker'lari fon rejimida qayta ishlash uchun kuchli vosita bo'lsa-da, sizning maxsus ehtiyojlaringizga qarab ko'rib chiqishingiz mumkin bo'lgan boshqa alternativlar mavjud:

• Service Worker'lar: Service Worker'lar veb-ilova va tarmoq o'rtasida proksi vazifasini bajaradigan veb worker turidir. Ular asosan keshlash, push-bildirishnomalar va oflayn funksionallik uchun ishlatiladi.
• Shared Worker'lar: Shared Worker'larga bir xil manbadan turli oynalar yoki yorliqlarda ishlayotgan bir nechta skriptlar kirishi mumkin. Ular ilovaning turli qismlari o'rtasida ma'lumotlar yoki resurslarni almashish uchun foydalidir.
• Threads.js: Threads.js - bu veb worker'lar bilan ishlash uchun yuqori darajadagi abstraktsiyani ta'minlaydigan JavaScript kutubxonasi. U worker'larni yaratish va boshqarish jarayonini soddalashtiradi va ma'lumotlarni avtomatik seriyalash va deserializatsiya qilish kabi xususiyatlarni taqdim etadi.
• Comlink: Comlink - bu Web Worker'larni asosiy oqimda bo'lgandek his qilish imkonini beruvchi kutubxona bo'lib, worker'dagi funksiyalarni go'yo ular mahalliy funksiyalar kabi chaqirishga imkon beradi. U asosiy oqim va worker o'rtasidagi aloqa va ma'lumotlar uzatishni soddalashtiradi.
• Atomics va SharedArrayBuffer: Atomics va SharedArrayBuffer asosiy oqim va worker'lar o'rtasida xotirani almashish uchun past darajali mexanizmni ta'minlaydi. Ulardan foydalanish xabar uzatishdan ko'ra murakkabroq, lekin ma'lum stsenariylarda yaxshiroq unumdorlikni taklif qilishi mumkin. (Spectre/Meltdown zaifliklari kabi xavfsizlik oqibatlarini bilgan holda ehtiyotkorlik bilan foydalaning.)

Xulosa

JavaScript Modul Worker'lari veb-ilovalarda fon rejimida qayta ishlashni amalga oshirishning ishonchli va samarali usulini taqdim etadi. ES Modullari va xabar uzatishdan foydalanib, siz hisoblash jihatidan intensiv vazifalarni worker'larga o'tkazishingiz, interfeysning qotib qolishini oldini olishingiz va silliq foydalanuvchi tajribasini ta'minlashingiz mumkin. Bu yaxshilangan unumdorlik, yaxshiroq kod tashkil etilishi va kuchaytirilgan xavfsizlikka olib keladi. Veb-ilovalar tobora murakkablashib borar ekan, Modul Worker'larini tushunish va ulardan foydalanish butun dunyodagi foydalanuvchilar uchun zamonaviy va sezgir veb-tajribalarni yaratish uchun muhimdir. Ehtiyotkorlik bilan rejalashtirish, amalga oshirish va sinovdan o'tkazish orqali siz bugungi foydalanuvchilar talablariga javob beradigan yuqori unumdorlikka ega va kengaytiriladigan veb-ilovalarni yaratish uchun Modul Worker'larining kuchidan foydalanishingiz mumkin.