Web Workerlar: JavaScriptda Parallel Qayta Ishlashni Ishga Tushirish

Bugungi veb-ishlab chiqish landshaftida sezgir va samarali veb-ilovalarni yaratish juda muhimdir. Foydalanuvchilar uzluksiz o'zaro ta'sirlar va tez yuklanish vaqtlarini kutishadi. Biroq, bir oqimli bo'lgan JavaScript ba'zan hisoblash jihatidan murakkab vazifalarni foydalanuvchi interfeysini muzlatmasdan bajarishda qiynalishi mumkin. Aynan shu yerda Web Workerlar yordamga keladi va skriptlarni fon oqimlarida bajarish usulini taklif qiladi, bu esa JavaScriptda parallel qayta ishlashni samarali tarzda yoqadi.

Web Workerlar nima?

Web Workerlar veb-kontent uchun skriptlarni fon oqimlarida ishga tushirishning oddiy vositasidir. Ular sizga vazifalarni veb-ilova asosiy ijro oqimi bilan parallel ravishda, UI ni bloklamasdan bajarishga imkon beradi. Bu, ayniqsa, tasvirni qayta ishlash, ma'lumotlarni tahlil qilish yoki murakkab hisob-kitoblar kabi hisoblash jihatidan murakkab vazifalar uchun foydalidir.

Buni shunday tasavvur qiling: Sizda taom (veb-ilova) tayyorlayotgan bosh oshpaz (asosiy oqim) bor. Agar oshpaz hamma narsani o'zi qilishi kerak bo'lsa, bu ko'p vaqt talab qilishi mumkin va mijozlar (foydalanuvchilar) sabrsizlanishi mumkin. Web Workerlar esa ma'lum vazifalarni (fon qayta ishlash) mustaqil ravishda bajara oladigan yordamchi oshpazlarga o'xshaydi, bu esa bosh oshpazga taom tayyorlashning eng muhim jihatlariga (UI renderi va foydalanuvchi o'zaro ta'sirlari) e'tibor qaratishga imkon beradi.

Nima uchun Web Workerlardan foydalanish kerak?

Web Workerlardan foydalanishning asosiy afzalligi veb-ilova unumdorligi va sezgirligining yaxshilanishidir. Hisoblash jihatidan murakkab vazifalarni fon oqimlariga o'tkazish orqali siz asosiy oqimning bloklanishini oldini olasiz va UI ning suyuq va foydalanuvchi o'zaro ta'sirlariga sezgir bo'lishini ta'minlaysiz. Mana ba'zi asosiy afzalliklar:

• Yaxshilangan Sezgirlik: UI muzlashining oldini oladi va silliq foydalanuvchi tajribasini ta'minlaydi.
• Parallel Qayta Ishlash: Vazifalarni bir vaqtda bajarishga imkon beradi, umumiy qayta ishlash vaqtini tezlashtiradi.
• Kengaytirilgan Unumdorlik: Resurslardan foydalanishni optimallashtiradi va asosiy oqimdagi yuklamani kamaytiradi.
• Soddalashtirilgan Kod: Murakkab vazifalarni kichikroq, boshqariladigan birliklarga bo'lishga imkon beradi.

Web Workerlar uchun qo'llanilish holatlari

Web Workerlar parallel qayta ishlashdan foyda ko'rishi mumkin bo'lgan keng ko'lamli vazifalar uchun mos keladi. Mana ba'zi keng tarqalgan qo'llanilish holatlari:

• Tasvir va Videoni Qayta Ishlash: Filtrlarni qo'llash, tasvirlar hajmini o'zgartirish yoki video fayllarni kodlash/dekodlash. Masalan, fotosuratlarni tahrirlash veb-sayti foydalanuvchi interfeysini sekinlashtirmasdan tasvirlarga murakkab filtrlarni qo'llash uchun Web Workerlardan foydalanishi mumkin.
• Ma'lumotlarni Tahlil Qilish va Hisoblash: Murakkab hisob-kitoblarni, ma'lumotlarni manipulyatsiya qilishni yoki statistik tahlilni amalga oshirish. Birja ma'lumotlari bo'yicha real vaqtda hisob-kitoblarni amalga oshirish uchun Web Workerlardan foydalanadigan moliyaviy tahlil vositasini ko'rib chiqing.
• Fon Sinxronizatsiyasi: Orqa fonda server bilan ma'lumotlar sinxronizatsiyasini boshqarish. Foydalanuvchining ish jarayonini uzmasdan o'zgarishlarni avtomatik ravishda serverga saqlash uchun Web Workerlardan foydalanadigan hamkorlikdagi hujjat muharririni tasavvur qiling.
• O'yin Ishlab Chiqish: O'yin mantig'ini, fizika simulyatsiyalarini yoki sun'iy intellekt hisob-kitoblarini boshqarish. Web Workerlar ushbu vazifalarni fonda bajarish orqali murakkab brauzerga asoslangan o'yinlarning unumdorligini oshirishi mumkin.
• Kod Sintaksisini Yorqinlashtirish: Kod muharririda kodni yorqinlashtirish CPU'ni ko'p talab qiladigan vazifa bo'lishi mumkin. Web workerlardan foydalangan holda, asosiy oqim sezgir bo'lib qoladi va foydalanuvchi tajribasi keskin yaxshilanadi.
• Nur Kuzatuvi va 3D Renderlash: Ushbu jarayonlar hisoblash jihatidan juda intensiv bo'lib, workerda ishlash uchun ideal nomzodlardir.

Web Workerlar qanday ishlaydi

Web Workerlar asosiy oqimdan alohida global doirada ishlaydi, ya'ni ular DOM yoki boshqa oqim uchun xavfsiz bo'lmagan resurslarga to'g'ridan-to'g'ri kira olmaydi. Asosiy oqim va Web Workerlar o'rtasidagi aloqa xabar uzatish orqali amalga oshiriladi.

Web Worker yaratish

Web Worker yaratish uchun siz shunchaki yangi Worker obyektini yaratasiz va argument sifatida worker skriptiga yo'lni uzatasiz:

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

              
                Copy
              
            
          

worker.js - bu fon oqimida bajariladigan kodni o'z ichiga olgan alohida JavaScript fayli.

Web Worker bilan aloqa qilish

Asosiy oqim va Web Worker o'rtasidagi aloqa postMessage() usuli va onmessage hodisa ishlovchisi yordamida amalga oshiriladi.

Web Workerga xabar yuborish:

            worker.postMessage({ task: 'calculateSum', numbers: [1, 2, 3, 4, 5] });
            

              
                Copy
              
            
          

Web Workerda xabar qabul qilish:

            self.onmessage = function(event) {
  const data = event.data;
  if (data.task === 'calculateSum') {
    const sum = data.numbers.reduce((a, b) => a + b, 0);
    self.postMessage({ result: sum });
  }
};
            

              
                Copy
              
            
          

Asosiy oqimda xabar qabul qilish:

            worker.onmessage = function(event) {
  const data = event.data;
  console.log('Result from worker:', data.result);
};
            

              
                Copy
              
            
          

Web Workerni tugatish

Web Worker bilan ishingiz tugagach, resurslarni bo'shatish uchun uni tugatish muhimdir. Buni terminate() usuli yordamida amalga oshirishingiz mumkin:

            worker.terminate();
            

              
                Copy
              
            
          

Web Worker turlari

Har birining o'ziga xos qo'llanilish holati bo'lgan turli xil Web Worker turlari mavjud:

• Maxsus Workerlar (Dedicated Workers): Bitta skript bilan bog'langan va faqat o'sha skript tomonidan foydalanish mumkin. Ular Web Workerlarning eng keng tarqalgan turi.
• Umumiy Workerlar (Shared Workers): Turli manbalardan bir nechta skriptlar tomonidan foydalanish mumkin. Ular murakkabroq sozlashni talab qiladi va bir nechta skriptlar bir xil workerni bo'lishishi kerak bo'lgan stsenariylar uchun mos keladi.
• Servis Workerlar (Service Workers): Veb-ilovalar, brauzer va tarmoq o'rtasida proksi-server sifatida ishlaydi. Ular odatda keshlashtirish va oflayn qo'llab-quvvatlash uchun ishlatiladi. Service Workerlar - bu ilg'or imkoniyatlarga ega bo'lgan maxsus Web Worker turidir.

Misol: Web Workerlar yordamida tasvirni qayta ishlash

Keling, Web Workerlar fonda tasvirni qayta ishlash uchun qanday ishlatilishini ko'rsatamiz. Tasavvur qiling, sizda foydalanuvchilarga rasmlarni yuklash va filtrlarni qo'llash imkonini beruvchi veb-ilova bor. Asosiy oqimda murakkab filtrni qo'llash UI ni muzlatib qo'yishi va yomon foydalanuvchi tajribasiga olib kelishi mumkin. Web Workerlar bu muammoni hal qilishga yordam beradi.

HTML (index.html):

            <input type="file" id="imageInput">
<canvas id="imageCanvas"></canvas>
            

              
                Copy
              
            
          

JavaScript (script.js):

            const imageInput = document.getElementById('imageInput');
const imageCanvas = document.getElementById('imageCanvas');
const ctx = imageCanvas.getContext('2d');

const worker = new Worker('imageWorker.js');

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

  reader.onload = function(event) {
    const img = new Image();
    img.onload = function() {
      imageCanvas.width = img.width;
      imageCanvas.height = img.height;
      ctx.drawImage(img, 0, 0);
      const imageData = ctx.getImageData(0, 0, img.width, img.height);

      worker.postMessage({ imageData: imageData, width: img.width, height: img.height });
    };
    img.src = event.target.result;
  };
  reader.readAsDataURL(file);
});

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

              
                Copy
              
            
          

JavaScript (imageWorker.js):

            self.onmessage = function(event) {
  const imageData = event.data.imageData;
  const width = event.data.width;
  const height = event.data.height;

  // Apply a grayscale filter
  for (let i = 0; i < imageData.data.length; i += 4) {
    const avg = (imageData.data[i] + imageData.data[i + 1] + imageData.data[i + 2]) / 3;
    imageData.data[i] = avg; // Red
    imageData.data[i + 1] = avg; // Green
    imageData.data[i + 2] = avg; // Blue
  }

  self.postMessage({ imageData: imageData });
};
            

              
                Copy
              
            
          

Ushbu misolda, foydalanuvchi rasmni yuklaganda, asosiy oqim tasvir ma'lumotlarini Web Workerga yuboradi. Web Worker tasvir ma'lumotlariga kulrang tusli filtrni qo'llaydi va qayta ishlangan ma'lumotlarni asosiy oqimga qaytarib yuboradi, so'ngra u kanvasni yangilaydi. Bu kattaroq tasvirlar va murakkabroq filtrlar uchun ham UI ning sezgir bo'lib qolishini ta'minlaydi.

Web Workerlardan foydalanish bo'yicha eng yaxshi amaliyotlar

Web Workerlardan samarali foydalanish uchun quyidagi eng yaxshi amaliyotlarni ko'rib chiqing:

• Worker Skriptlarini Yengil Saqlang: Workerlarni yaratish va ishga tushirish xarajatlarini kamaytirish uchun worker skriptlaringizga keraksiz kutubxonalar yoki kodlarni kiritishdan saqlaning.
• Aloqani Optimallashtiring: Asosiy oqim va workerlar o'rtasida uzatiladigan ma'lumotlar miqdorini kamaytiring. Ma'lumotlarni nusxalashdan qochish uchun iloji boricha o'tkaziladigan obyektlardan (transferable objects) foydalaning.
• Xatolarni To'g'ri Boshqaring: Kutilmagan nosozliklarning oldini olish uchun worker skriptlaringizda xatolarni qayta ishlashni joriy qiling. Xatolarni ushlash va ularni tegishli ravishda qayd etish uchun onerror hodisa ishlovchisidan foydalaning.
• Ish Tugagach Workerlarni Tugating: Resurslarni bo'shatish uchun endi kerak bo'lmagan workerlarni tugating.
• Oqimlar Havzasini (Thread Pool) Ko'rib Chiqing: Juda ko'p CPU talab qiladigan vazifalar uchun oqimlar havzasini joriy qilishni o'ylab ko'ring. Oqimlar havzasi worker obyektlarini qayta-qayta yaratish va yo'q qilish xarajatlaridan qochish uchun mavjud worker nusxalarini qayta ishlatadi.

Web Workerlarning Cheklovlari

Web Workerlar sezilarli afzalliklarni taklif qilsa-da, ularning ba'zi cheklovlari ham mavjud:

• Cheklangan DOM Kirishi: Web Workerlar DOMga to'g'ridan-to'g'ri kira olmaydi. Ular faqat asosiy oqim bilan xabar almashish orqali aloqa qila oladi.
• Window Obyektiga Kirish Yo'q: Web Workerlar window obyekti yoki asosiy oqimda mavjud bo'lgan boshqa global obyektlarga kira olmaydi.
• Faylga Kirish Cheklovlari: Web Workerlarning fayl tizimiga kirishi cheklangan.
• Nosozliklarni Tuzatish Qiyinchiliklari: Web Workerlardagi nosozliklarni tuzatish asosiy oqimdagi kodni tuzatishdan ko'ra qiyinroq bo'lishi mumkin. Biroq, zamonaviy brauzer ishlab chiquvchi vositalari Web Workerlarni disk raskadrovka qilishni qo'llab-quvvatlaydi.

Web Workerlarga Alternativalar

Web Workerlar JavaScriptda parallel qayta ishlash uchun kuchli vosita bo'lsa-da, sizning maxsus ehtiyojlaringizga qarab ko'rib chiqishingiz mumkin bo'lgan muqobil yondashuvlar mavjud:

• requestAnimationFrame: Animatsiyalar va boshqa vizual yangilanishlarni rejalashtirish uchun ishlatiladi. Bu haqiqiy parallel qayta ishlashni ta'minlamasa-da, vazifalarni brauzerning qayta chizish sikli davomida bajarilishi mumkin bo'lgan kichikroq qismlarga bo'lish orqali seziladigan unumdorlikni yaxshilashga yordam beradi.
• setTimeout va setInterval: Vazifalarni ma'lum bir kechikishdan so'ng yoki muntazam oraliqlarda bajarish uchun rejalashtirishda ishlatiladi. Ushbu usullar vazifalarni asosiy oqimdan yuklash uchun ishlatilishi mumkin, ammo ular haqiqiy parallel qayta ishlashni ta'minlamaydi.
• Asinxron Funksiyalar (async/await): O'qish va qo'llab-quvvatlash osonroq bo'lgan asinxron kod yozish uchun ishlatiladi. Asinxron funksiyalar haqiqiy parallel qayta ishlashni ta'minlamaydi, lekin ular asinxron operatsiyalarning bajarilishini kutayotganda asosiy oqimning ijrosini davom ettirishga imkon berish orqali sezgirlikni yaxshilashga yordam beradi.
• OffscreenCanvas: Bu API alohida oqimda renderlanishi mumkin bo'lgan kanvasni taqdim etadi, bu esa silliqroq animatsiyalar va grafikaga intensiv operatsiyalarni amalga oshirish imkonini beradi.

Xulosa

Web Workerlar JavaScriptda parallel qayta ishlashni yoqish orqali veb-ilovalarning unumdorligi va sezgirligini oshirish uchun qimmatli vositadir. Hisoblash jihatidan murakkab vazifalarni fon oqimlariga o'tkazish orqali siz asosiy oqimning bloklanishini oldini olib, silliq va sezgir foydalanuvchi tajribasini ta'minlaysiz. Ularning ba'zi cheklovlari bo'lsa-da, Web Workerlar veb-ilovalarning unumdorligini optimallashtirish va yanada jozibador foydalanuvchi tajribalarini yaratish uchun kuchli texnikadir.

Veb-ilovalar tobora murakkablashib borar ekan, parallel qayta ishlashga bo'lgan ehtiyoj faqat o'sishda davom etadi. Web Workerlarni tushunish va ulardan foydalanish orqali ishlab chiquvchilar bugungi foydalanuvchilarning talablariga javob beradigan yanada samarali va sezgir ilovalarni yaratishlari mumkin.

Qo'shimcha o'rganish uchun

• MDN Web Workerlar API
• HTML5 Rocks: Oddiy Worker Misoli
• JavaScript.info: Web Workerlar