Web Workers: Brauzerda fonli qayta ishlash qudratini ochib berish

Bugungi dinamik veb-landshaftda foydalanuvchilar uzluksiz va sezgir ilovalarni kutishadi. Biroq, JavaScript'ning bir oqimli tabiati, ayniqsa, hisoblash talab qiladigan vazifalar bilan ishlaganda, unumdorlikda muammolarga olib kelishi mumkin. Web Workers brauzer ichida haqiqiy parallel qayta ishlashni yoqish orqali yechim taklif qiladi. Ushbu keng qamrovli qo'llanma sizga yanada samarali va sezgir veb-ilovalar yaratishga yordam berish uchun Web Workers, ularning arxitekturasi, afzalliklari, cheklovlari va amaliy qo'llash strategiyalarini o'rganadi.

Web Workers nima?

Web Workers — bu asosiy brauzer oqimidan mustaqil ravishda skriptlarni fonda ishga tushirishga imkon beruvchi JavaScript API'dir. Ularni asosiy veb-sahifangiz bilan parallel ishlaydigan alohida jarayonlar deb o'ylang. Bu ajratish juda muhim, chunki u uzoq davom etadigan yoki resurs talab qiladigan operatsiyalarning foydalanuvchi interfeysini yangilash uchun mas'ul bo'lgan asosiy oqimni bloklashini oldini oladi. Vazifalarni Web Workers'ga yuklash orqali, murakkab hisob-kitoblar amalga oshirilayotganda ham silliq va sezgir foydalanuvchi tajribasini saqlab qolishingiz mumkin.

Web Workers'ning asosiy xususiyatlari:

• Parallel Ijro: Web Workers alohida oqimlarda ishlaydi, bu esa haqiqiy parallel qayta ishlashni ta'minlaydi.
• Bloklanmaydigan: Web Workers tomonidan bajariladigan vazifalar asosiy oqimni bloklamaydi, bu esa UI sezgirligini ta'minlaydi.
• Xabar almashish: Asosiy oqim va Web Workers o'rtasidagi aloqa postMessage() API va onmessage hodisa ishlovchisidan foydalangan holda xabar almashish orqali amalga oshiriladi.
• Maxsus doira (Scope): Web Workers asosiy oynaning doirasidan alohida bo'lgan o'zlarining maxsus global doiralariga ega. Bu izolyatsiya xavfsizlikni oshiradi va kutilmagan nojo'ya ta'sirlarning oldini oladi.
• DOM'ga kirish yo'q: Web Workers DOM (Document Object Model) ga to'g'ridan-to'g'ri kira olmaydi. Ular ma'lumotlar va mantiq ustida ishlaydi va natijalarni UI yangilanishlari uchun asosiy oqimga qaytaradi.

Nima uchun Web Workers'dan foydalanish kerak?

Web Workers'dan foydalanishning asosiy sababi veb-ilovalarning unumdorligi va sezgirligini oshirishdir. Asosiy afzalliklarning tahlili quyidagicha:

• UI sezgirligini oshirish: Tasvirni qayta ishlash, murakkab hisob-kitoblar yoki ma'lumotlar tahlili kabi hisoblash talab qiladigan vazifalarni Web Workers'ga yuklash orqali siz asosiy oqimning bloklanishini oldini olasiz. Bu, hatto og'ir qayta ishlash jarayonida ham foydalanuvchi interfeysining sezgir va interaktiv bo'lib qolishini ta'minlaydi. Katta ma'lumotlar to'plamini tahlil qiladigan veb-saytni tasavvur qiling. Web Workers'siz, tahlil amalga oshirilayotganda butun brauzer oynasi qotib qolishi mumkin. Web Workers yordamida esa tahlil fonda amalga oshiriladi, bu esa foydalanuvchilarga sahifa bilan ishlashni davom ettirishga imkon beradi.
• Unumdorlikni oshirish: Parallel qayta ishlash ma'lum vazifalarning umumiy bajarilish vaqtini sezilarli darajada qisqartirishi mumkin. Ishni bir nechta oqimlar bo'ylab taqsimlash orqali siz zamonaviy protsessorlarning ko'p yadroli qayta ishlash imkoniyatlaridan foydalanishingiz mumkin. Bu vazifalarning tezroq bajarilishiga va tizim resurslaridan samaraliroq foydalanishga olib keladi.
• Fonli sinxronizatsiya: Web Workers server bilan davriy ma'lumotlar sinxronizatsiyasi kabi fonda bajarilishi kerak bo'lgan vazifalar uchun foydalidir. Bu asosiy oqimga foydalanuvchi bilan o'zaro aloqaga e'tibor qaratish imkonini beradi, Web Worker esa fon jarayonlarini boshqaradi va ma'lumotlarning unumdorlikka ta'sir qilmasdan doimo yangilangan bo'lishini ta'minlaydi.
• Katta hajmdagi ma'lumotlarni qayta ishlash: Web Workers katta hajmdagi ma'lumotlar to'plamini foydalanuvchi tajribasiga ta'sir qilmasdan qayta ishlashda ustunlikka ega. Masalan, katta tasvir fayllarini qayta ishlash, moliyaviy ma'lumotlarni tahlil qilish yoki murakkab simulyatsiyalarni bajarish kabi ishlarni Web Workers'ga yuklash mumkin.

Web Workers'dan foydalanish holatlari

Web Workers ayniqsa turli xil vazifalar uchun juda mos keladi, jumladan:

• Tasvir va videoni qayta ishlash: Filtrlarni qo'llash, tasvirlar hajmini o'zgartirish yoki video formatlarini transkodlash hisoblash jihatidan murakkab bo'lishi mumkin. Web Workers bu vazifalarni fonda bajarib, UI qotib qolishining oldini oladi.
• Ma'lumotlar tahlili va vizualizatsiyasi: Murakkab hisob-kitoblarni bajarish, katta ma'lumotlar to'plamini tahlil qilish yoki diagramma va grafiklar yaratishni Web Workers'ga yuklash mumkin.
• Kriptografik operatsiyalar: Shifrlash va deshifrlash resurs talab qilishi mumkin. Web Workers bu operatsiyalarni fonda bajarib, unumdorlikka ta'sir qilmasdan xavfsizlikni yaxshilaydi.
• O'yin ishlab chiqish: O'yin fizikasi, murakkab sahnalarni renderlash yoki sun'iy intellektni boshqarishni Web Workers'ga yuklash mumkin.
• Fonli ma'lumotlar sinxronizatsiyasi: Server bilan ma'lumotlarni muntazam ravishda sinxronlashtirishni Web Workers yordamida fonda bajarish mumkin.
• Imloni tekshirish: Imloni tekshirgich matnni asinxron ravishda tekshirish uchun Web Workers'dan foydalanishi mumkin va faqat kerak bo'lganda UI'ni yangilaydi.
• Nur kuzatuvi (Ray Tracing): Murakkab renderlash usuli bo'lgan nur kuzatuvini Web Worker'da bajarish mumkin, bu hatto grafik jihatdan murakkab veb-ilovalar uchun ham silliqroq tajribani ta'minlaydi.

Haqiqiy hayotdan misol ko'rib chiqaylik: veb-asosidagi fototahrirlovchi. Yuqori aniqlikdagi tasvirga murakkab filtrni qo'llash bir necha soniya davom etishi va Web Workers'siz UI'ni to'liq qotirib qo'yishi mumkin. Filtrni qo'llashni Web Worker'ga yuklash orqali, foydalanuvchi filtr fonda qo'llanilayotganda tahrirlovchi bilan ishlashni davom ettirishi mumkin, bu esa ancha yaxshi foydalanuvchi tajribasini ta'minlaydi.

Web Workers'ni joriy qilish

Web Workers'ni joriy qilish worker kodi uchun alohida JavaScript faylini yaratish, asosiy skriptda Web Worker obyektini yaratish va aloqa uchun xabar almashishdan foydalanishni o'z ichiga oladi.

1. Web Worker skriptini yaratish (worker.js):

Web Worker skripti fonda bajariladigan kodni o'z ichiga oladi. Ushbu skript DOM'ga kira olmaydi. Bu yerda n-chi Fibonachchi sonini hisoblaydigan oddiy misol keltirilgan:

// worker.js

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

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

Tushuntirish:

• fibonacci(n) funksiyasi n-chi Fibonachchi sonini rekursiv ravishda hisoblaydi.
• self.addEventListener('message', function(e) { ... }) asosiy oqimdan qabul qilingan xabarlarni qayta ishlash uchun hodisa tinglovchisini o'rnatadi. e.data xususiyati asosiy oqimdan yuborilgan ma'lumotlarni o'z ichiga oladi.
• self.postMessage(result) hisoblangan natijani asosiy oqimga qaytarib yuboradi.

2. Asosiy skriptda Web Worker yaratish va undan foydalanish:

Asosiy JavaScript faylida siz Web Worker ob'ektini yaratishingiz, unga xabarlar yuborishingiz va undan qabul qilingan xabarlarni qayta ishlashingiz kerak.

// main.js

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

worker.addEventListener('message', function(e) {
  const result = e.data;
  console.log('Fibonacci result:', result);
  // UI'ni natija bilan yangilang
  document.getElementById('result').textContent = result;
});

worker.addEventListener('error', function(e) {
  console.error('Worker error:', e.message);
});

document.getElementById('calculate').addEventListener('click', function() {
  const n = document.getElementById('number').value;
  worker.postMessage(parseInt(n));
});

Tushuntirish:

• const worker = new Worker('worker.js'); worker skriptiga yo'lni ko'rsatib, yangi Web Worker obyektini yaratadi.
• worker.addEventListener('message', function(e) { ... }) Web Worker'dan qabul qilingan xabarlarni qayta ishlash uchun hodisa tinglovchisini o'rnatadi. e.data xususiyati worker'dan yuborilgan ma'lumotlarni o'z ichiga oladi.
• worker.addEventListener('error', function(e) { ... }) Web Worker'da yuzaga keladigan har qanday xatolarni qayta ishlash uchun hodisa tinglovchisini o'rnatadi.
• worker.postMessage(parseInt(n)) n qiymatini ma'lumot sifatida uzatib, Web Worker'ga xabar yuboradi.

3. HTML tuzilmasi:

HTML fayli foydalanuvchi kiritishi va natijani ko'rsatish uchun elementlarni o'z ichiga olishi kerak.

  


  Raqam kiriting:
  
  Fibonachchini hisoblash
  
Natija: 

  

Ushbu oddiy misol Web Worker'ni qanday yaratish, unga ma'lumotlar yuborish va natijalarni qabul qilishni ko'rsatadi. Fibonachchi hisob-kitobi, agar to'g'ridan-to'g'ri bajarilsa, asosiy oqimni bloklashi mumkin bo'lgan hisoblash talab qiladigan vazifadir. Uni Web Worker'ga yuklash orqali UI sezgir bo'lib qoladi.

Cheklovlarni tushunish

Web Workers muhim afzalliklarni taqdim etsa-da, ularning cheklovlaridan xabardor bo'lish juda muhim:

• DOM'ga kirish yo'q: Web Workers DOM'ga to'g'ridan-to'g'ri kira olmaydi. Bu worker oqimi va asosiy oqim o'rtasidagi vazifalarni ajratishni ta'minlaydigan asosiy cheklovdir. Barcha UI yangilanishlari Web Worker'dan olingan ma'lumotlarga asoslanib asosiy oqim tomonidan bajarilishi kerak.
• Cheklangan API'larga kirish: Web Workers ba'zi brauzer API'lariga cheklangan kirish huquqiga ega. Masalan, ular window ob'ekti yoki document ob'ektiga to'g'ridan-to'g'ri kira olmaydi. Ular XMLHttpRequest, setTimeout va setInterval kabi API'larga kirish huquqiga ega.
• Xabar almashishdagi qo'shimcha yuklama: Asosiy oqim va Web Workers o'rtasidagi aloqa xabar almashish orqali amalga oshiriladi. Xabar almashish uchun ma'lumotlarni seriyalash va deseriyalash, ayniqsa katta ma'lumotlar tuzilmalari uchun, ba'zi bir qo'shimcha yuklamalarni keltirib chiqarishi mumkin. Uzatilayotgan ma'lumotlar miqdorini diqqat bilan ko'rib chiqing va agar kerak bo'lsa, ma'lumotlar tuzilmalarini optimallashtiring.
• Nosozliklarni tuzatishdagi qiyinchiliklar: Web Workers'dagi nosozliklarni tuzatish oddiy JavaScript kodidagi nosozliklarni tuzatishdan ko'ra qiyinroq bo'lishi mumkin. Odatda worker'ning ijro muhiti va xabarlarini tekshirish uchun brauzer ishlab chiquvchi vositalaridan foydalanish kerak bo'ladi.
• Brauzer mosligi: Web Workers zamonaviy brauzerlar tomonidan keng qo'llab-quvvatlansa-da, eski brauzerlar ularni to'liq qo'llab-quvvatlamasligi mumkin. Ilovangiz to'g'ri ishlashini ta'minlash uchun eski brauzerlar uchun zaxira mexanizmlari yoki polifillarni taqdim etish muhimdir.

Web Worker ishlab chiqish bo'yicha eng yaxshi amaliyotlar

Web Workers'ning afzalliklarini maksimal darajada oshirish va yuzaga kelishi mumkin bo'lgan muammolardan qochish uchun ushbu eng yaxshi amaliyotlarni ko'rib chiqing:

• Ma'lumotlar uzatishni minimallashtirish: Asosiy oqim va Web Worker o'rtasida uzatiladigan ma'lumotlar miqdorini kamaytiring. Faqatgina qat'iy zarur bo'lgan ma'lumotlarni uzating. Ma'lumotlarni nusxalamasdan almashish uchun umumiy xotira (masalan, SharedArrayBuffer, lekin xavfsizlik oqibatlari va Spectre/Meltdown zaifliklaridan xabardor bo'ling) kabi usullardan foydalanishni ko'rib chiqing.
• Ma'lumotlarni seriyalashni optimallashtirish: Xabar almashishdagi qo'shimcha yuklamani minimallashtirish uchun JSON yoki Protocol Buffers kabi samarali ma'lumotlarni seriyalash formatlaridan foydalaning.
• O'tkaziladigan obyektlardan foydalanish: ArrayBuffer, MessagePort va ImageBitmap kabi ma'lumotlar turlari uchun siz o'tkaziladigan obyektlardan foydalanishingiz mumkin. O'tkaziladigan obyektlar sizga asosiy xotira buferiga egalik huquqini Web Worker'ga o'tkazishga imkon beradi, bu esa nusxalash zaruratini yo'qotadi. Bu katta ma'lumotlar tuzilmalari uchun unumdorlikni sezilarli darajada oshirishi mumkin.
• Xatolarni to'g'ri boshqarish: Yuzaga kelishi mumkin bo'lgan har qanday istisnolarni ushlash va qayta ishlash uchun ham asosiy oqimda, ham Web Worker'da mustahkam xatolarni boshqarishni joriy qiling. Web Worker'dagi xatolarni ushlash uchun error hodisa tinglovchisidan foydalaning.
• Kod tashkiloti uchun modullardan foydalanish: Qo'llab-quvvatlash va qayta foydalanish imkoniyatini yaxshilash uchun Web Worker kodingizni modullarga ajrating. Worker konstruktorida {type: "module"} ni belgilash orqali Web Workers bilan ES modullaridan foydalanishingiz mumkin (masalan, new Worker('worker.js', {type: "module"});).
• Unumdorlikni kuzatish: Web Workers'ingizning unumdorligini kuzatish uchun brauzer ishlab chiquvchi vositalaridan foydalaning. Protsessor yuklamasi, xotira iste'moli va xabar almashishdagi qo'shimcha yuklamaga e'tibor bering.
• Oqimlar hovuzini (Thread Pools) ko'rib chiqish: Bir nechta Web Workers talab qiladigan murakkab ilovalar uchun worker'larni samarali boshqarish uchun oqimlar hovuzidan foydalanishni ko'rib chiqing. Oqimlar hovuzi mavjud worker'lardan qayta foydalanishga va har bir vazifa uchun yangi worker yaratishdagi qo'shimcha yuklamadan qochishga yordam beradi.

Web Worker'ning ilg'or usullari

Asoslardan tashqari, Web Worker ilovalaringizning unumdorligi va imkoniyatlarini yanada oshirish uchun foydalanishingiz mumkin bo'lgan bir nechta ilg'or usullar mavjud:

1. SharedArrayBuffer:

SharedArrayBuffer sizga ham asosiy oqim, ham Web Workers tomonidan kirish mumkin bo'lgan umumiy xotira hududlarini yaratishga imkon beradi. Bu ma'lum turdagi ma'lumotlar uchun xabar almashish zaruratini yo'qotadi va unumdorlikni sezilarli darajada oshiradi. Biroq, xavfsizlik masalalariga, xususan, Spectre va Meltdown zaifliklariga e'tibor bering. SharedArrayBuffer'dan foydalanish odatda tegishli HTTP sarlavhalarini o'rnatishni talab qiladi (masalan, Cross-Origin-Opener-Policy: same-origin va Cross-Origin-Embedder-Policy: require-corp).

2. Atomics:

Atomics SharedArrayBuffer bilan ishlash uchun atomar operatsiyalarni taqdim etadi. Ushbu operatsiyalar ma'lumotlarga oqim uchun xavfsiz tarzda kirish va o'zgartirishni ta'minlaydi, bu esa "poyga holatlari" (race conditions) va ma'lumotlarning buzilishini oldini oladi. Atomics umumiy xotiradan foydalanadigan parallel ilovalarni yaratish uchun zarurdir.

3. WebAssembly (Wasm):

WebAssembly — bu C, C++, va Rust kabi tillarda yozilgan kodni brauzerda deyarli tabiiy tezlikda ishga tushirishga imkon beruvchi past darajali ikkilik buyruqlar formatidir. JavaScript'ga qaraganda ancha yaxshi unumdorlik bilan hisoblash talab qiladigan vazifalarni bajarish uchun WebAssembly'dan Web Workers ichida foydalanishingiz mumkin. WebAssembly kodi Web Worker ichida yuklanishi va bajarilishi mumkin, bu sizga asosiy oqimni bloklamasdan WebAssembly qudratidan foydalanish imkonini beradi.

4. Comlink:

Comlink — bu asosiy oqim va Web Workers o'rtasidagi aloqani soddalashtiradigan kutubxona. U Web Worker'dagi funksiyalar va obyektlarni asosiy oqimga go'yo ular mahalliy obyektlardek ochib berishga imkon beradi. Comlink ma'lumotlarni seriyalash va deseriyalashni avtomatik ravishda boshqaradi, bu esa murakkab Web Worker ilovalarini yaratishni osonlashtiradi. Comlink xabar almashish uchun talab qilinadigan shablon kodni sezilarli darajada kamaytirishi mumkin.

Xavfsizlik masalalari

Web Workers bilan ishlaganda, xavfsizlik masalalaridan xabardor bo'lish juda muhim:

• Turli manbalar (Cross-Origin) cheklovlari: Web Workers boshqa veb-resurslar kabi bir xil cross-origin cheklovlariga bo'ysunadi. Siz Web Worker skriptlarini faqat asosiy sahifa bilan bir xil manbadan (protokol, domen va port) yoki CORS (Cross-Origin Resource Sharing) sarlavhalari orqali cross-origin kirishga aniq ruxsat beruvchi manbalardan yuklashingiz mumkin.
• Kontent xavfsizlik siyosati (CSP): Kontent xavfsizlik siyosati (CSP) Web Worker skriptlari yuklanishi mumkin bo'lgan manbalarni cheklash uchun ishlatilishi mumkin. CSP siyosatingiz ishonchli manbalardan Web Worker skriptlarini yuklashga ruxsat berishiga ishonch hosil qiling.
• Ma'lumotlar xavfsizligi: Web Workers'ga uzatayotgan ma'lumotlarga, ayniqsa, ular maxfiy ma'lumotlarni o'z ichiga olsa, ehtiyot bo'ling. Maxfiy ma'lumotlarni to'g'ridan-to'g'ri xabarlarda uzatishdan saqlaning. Ma'lumotlarni Web Worker'ga yuborishdan oldin, ayniqsa, Web Worker boshqa manbadan yuklangan bo'lsa, shifrlashni ko'rib chiqing.
• Spectre va Meltdown zaifliklari: Yuqorida aytib o'tilganidek, SharedArrayBuffer'dan foydalanish ilovangizni Spectre va Meltdown zaifliklariga duchor qilishi mumkin. Yumshatish strategiyalari odatda tegishli HTTP sarlavhalarini (masalan, Cross-Origin-Opener-Policy: same-origin va Cross-Origin-Embedder-Policy: require-corp) o'rnatishni va potentsial zaifliklar uchun kodingizni diqqat bilan ko'rib chiqishni o'z ichiga oladi.

Web Workers va zamonaviy freymvorklar

React, Angular va Vue.js kabi ko'plab zamonaviy JavaScript freymvorklari Web Workers'dan foydalanishni soddalashtiradigan abstraksiyalar va vositalarni taqdim etadi.

React:

React'da siz komponentlar ichida hisoblash talab qiladigan vazifalarni bajarish uchun Web Workers'dan foydalanishingiz mumkin. react-hooks-worker kabi kutubxonalar React'ning funksional komponentlari ichida Web Workers yaratish va boshqarish jarayonini soddalashtirishi mumkin. Shuningdek, Web Workers yaratish va ular bilan aloqa qilish mantiqini inkapsulyatsiya qilish uchun maxsus hook'lardan foydalanishingiz mumkin.

Angular:

Angular Web Worker kodini tashkil qilish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan mustahkam modul tizimini taqdim etadi. Siz Web Workers yaratish va ular bilan aloqa qilish mantiqini inkapsulyatsiya qiladigan Angular servislarini yaratishingiz mumkin. Angular CLI shuningdek, Web Worker skriptlarini yaratish va ularni ilovangizga integratsiya qilish uchun vositalarni taqdim etadi.

Vue.js:

Vue.js'da siz komponentlar ichida fon vazifalarini bajarish uchun Web Workers'dan foydalanishingiz mumkin. Vue'ning holatni boshqarish kutubxonasi bo'lgan Vuex, Web Workers holatini boshqarish va asosiy oqim bilan Web Workers o'rtasida ma'lumotlarni sinxronlashtirish uchun ishlatilishi mumkin. Shuningdek, Web Workers yaratish va boshqarish mantiqini inkapsulyatsiya qilish uchun maxsus direktivalardan foydalanishingiz mumkin.

Xulosa

Web Workers veb-ilovalarning unumdorligi va sezgirligini oshirish uchun kuchli vositadir. Hisoblash talab qiladigan vazifalarni fon oqimlariga yuklash orqali siz asosiy oqimning bloklanishini oldini olishingiz va silliq va interaktiv foydalanuvchi tajribasini ta'minlashingiz mumkin. Web Workers'ning DOM'ga to'g'ridan-to'g'ri kira olmaslik kabi ba'zi cheklovlari bo'lsa-da, bu cheklovlarni puxta rejalashtirish va amalga oshirish bilan yengish mumkin. Ushbu qo'llanmada keltirilgan eng yaxshi amaliyotlarga rioya qilish orqali siz bugungi kun foydalanuvchilarining talablariga javob beradigan yanada samarali va sezgir veb-ilovalarni yaratish uchun Web Workers'dan samarali foydalanishingiz mumkin.

Siz murakkab ma'lumotlarni vizualizatsiya qilish ilovasini, yuqori unumdorlikdagi o'yinni yoki sezgir elektron tijorat saytini yaratayotgan bo'lsangiz ham, Web Workers sizga yaxshiroq foydalanuvchi tajribasini taqdim etishga yordam beradi. Parallel qayta ishlash qudratini qabul qiling va Web Workers yordamida veb-ilovalaringizning to'liq salohiyatini oching.