前端高性能计算之一：WebWorkers

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前端高性能计算之一：WebWorkers

2017 年 10 月 23 日 前端大全

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作者：magicly

https://magicly.me/fe-hpc/webworkers

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最近做一个项目，里面涉及到在前端做大量计算，直接用js跑了一下，大概需要15s的时间，也就是用户的浏览器会卡死15s，这个完全接受不了。

虽说有V8这样牛逼的引擎，但大家知道js并不适合做CPU密集型的计算，一是因为单线程，二是因为动态语言。我们就从这两个突破口入手，首先搞定“单线程”的限制，尝试用WebWorkers来加速计算。

什么是WebWorkers

简单说，WebWorkers是一个HTML5的新API，web开发者可以通过此API在后台运行一个脚本而不阻塞UI，可以用来做需要大量计算的事情，充分利用CPU多核。

大家可以看看这篇文章介绍https://www.html5rocks.com/en/tutorials/workers/basics/，或者对应的中文版。

The Web Workers specification defines an API for spawning background scripts in your web application. Web Workers allow you to do things like fire up long-running scripts to handle computationally intensive tasks, but without blocking the UI or other scripts to handle user interactions.

可以打开这个链接（https://nerget.com/rayjs-mt/rayjs.html）自己体验一下WebWorkers的加速效果。

现在浏览器基本都支持WebWorkers了。

Parallel.js

直接使用WebWorkers接口还是太繁琐，好在有人已经对此作了封装：Parallel.js。

注意Parallel.js可以通过node安装：

$ npm install paralleljs

不过这个是在node.js下用的，用的node的cluster模块。如果要在浏览器里使用的话，需要直接应用js:

<script src="parallel.js"></script>

然后可以得到一个全局变量，Parallel。Parallel提供了map和reduce两个函数式编程的接口，可以非常方便的进行并发操作。

我们先来定义一下我们的问题，由于业务比较复杂，我这里把问题简化成求1-1,0000,0000的和，然后在依次减去1-1,0000,0000，答案显而易见： 0！这样做是因为数字太大的话会有数据精度的问题，两种方法的结果会有一些差异，会让人觉得并行的方法不可靠。此问题在我的mac pro chrome61下直接简单地跑js运行的话大概是1.5s（我们实际业务问题需要15s，这里为了避免用户测试的时候把浏览器搞死，我们简化了问题）。

const N = 100000000;// 总次数1亿

function sum(start, end) {

  let total = 0;

  for (let i = start; i<=end; i += 1) total += i;

  for (let i = start; i<=end; i += 1) total -= i;

  return total;

}

function paraSum(N) {

  const N1 = N / 10;//我们分成10分，没分分别交给一个web worker，parallel.js会根据电脑的CPU核数建立适量的workers

  let p = new Parallel([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10])

    .require(sum);

  return p.map(n => sum((n - 1) * 10000000 + 1, n * 10000000))// 在parallel.js里面没法直接应用外部变量N1

    .reduce(data => {

      const acc = data[0];

      const e = data[1];

      return acc + e;

    });

}

代码比较简单，我这里说几个刚用的时候遇到的坑。

require所有需要的函数

比如在上诉代码中用到了sum，你需要提前require(sum)，如果sum中由用到了另一个函数f，你还需要require(f)，同样如果f中用到了g，则还需要require(g)，直到你require了所有用到的定义的函数。。。。

没法require变量

我们上诉代码我本来定义了N1，但是没法用

ES6编译成ES5之后的问题以及Chrome没报错

实际项目中一开始我们用到了ES6的特性：数组解构。本来这是很简单的特性，现在大部分浏览器都已经支持了，不过我当时配置的babel会编译成ES5，所以会生成代码_slicedToArray，大家可以在线上Babel测试，然后Chrome下面始终不work，也没有任何报错信息，查了很久，后来在Firefox下打开，有报错信息：

ReferenceError: _slicedToArray is not defined

看来Chrome也不是万能的啊。。。

大家可以在此Demo页面测试，提速大概在4倍左右，当然还是得看自己电脑CPU的核数。另外我后来在同样的电脑上Firefox55.0.3（64位）测试，上诉代码居然只要190ms！！！在Safari9.1.1下也是190ms左右。。。

Refers

https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/WebWorkersAPI/Usingwebworkers
https://www.html5rocks.com/en/tutorials/workers/basics/
https://parallel.js.org/
https://johnresig.com/blog/web-workers/
http://javascript.ruanyifeng.com/htmlapi/webworker.html
http://blog.teamtreehouse.com/using-web-workers-to-speed-up-your-javascript-applications

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