如何提升JavaScript的任务效率?学会后教给你同事

来源:http://www.chinese-glasses.com 作者:Web前端 人气:66 发布时间:2020-04-15
摘要:创建worker的方式非常简单,直接new之,注意的是,由于同源策略的限制,要使worker正常工作,则要与父页面同源,由于这不是重点,所以略过 Web Worker 的作用,就是为 JavaScript 创造多线

创建worker的方式非常简单,直接new之,注意的是,由于同源策略的限制,要使worker正常工作,则要与父页面同源,由于这不是重点,所以略过

Web Worker 的作用,就是为 JavaScript 创造多线程环境,允许主线程创建 Worker 线程,将一些任务分配给后者运行。在主线程运行的同时,Worker 线程在后台运行,两者互不干扰。等到 Worker 线程完成计算任务,再把结果返回给主线程。这样的好处是,一些计算密集型或高延迟的任务,被 Worker 线程负担了,主线程(通常负责 UI 交互)就会很流畅,不会被阻塞或拖慢。

class Sdk { end = "end"; // other code... /** * 将传入的一段音频blob,按照指定的时间位置进行裁剪 * @param originBlob 待处理的音频 * @param startSecond 开始裁剪时间点(秒) * @param endSecond 结束裁剪时间点(秒) */ clip = async (originBlob, startSecond, endSecond) = { const ss = startSecond; // 获取需要裁剪的时长,若不传endSecond,则默认裁剪到末尾 const d = isNumber(endSecond) ? endSecond - startSecond : this.end; // 将blob转换成可处理的arrayBuffer const originAb = await blobToArrayBuffer(originBlob); let resultArrBuf; // 获取发送给ffmpge-worker的指令,并发送给worker,等待其裁剪完成 if (d === this.end) { resultArrBuf = (await pmToPromise( this.worker, getClipCommand(originAb, ss) )).data.data.MEMFS[0].data; } else { resultArrBuf = (await pmToPromise( this.worker, getClipCommand(originAb, ss, d) )).data.data.MEMFS[0].data; } // 将worker处理过后的arrayBuffer包装成blob,并返回 return audioBufferToBlob(resultArrBuf); };}

7.1 主线程

浏览器原生提供Worker()构造函数,用来供主线程生成 Worker 线程。

var myWorker = new Worker(jsUrl, options);

Worker()构造函数,可以接受两个参数。第一个参数是脚本的网址,该参数是必需的,且只能加载 JS 脚本,否则会报错。第二个参数是配置对象,该对象可选。它的一个作用就是指定 Worker 的名称,用来区分多个 Worker 线程。

// 主线程 var myWorker = new Worker('worker.js', { name : 'myWorker' }); // Worker 线程 self.name // myWorker

Worker()构造函数返回一个 Worker 线程对象,用来供主线程操作 Worker。Worker 线程对象的属性和方法如下。

  • Worker.onerror:指定 error 事件的监听函数。
  • Worker.onmessage:指定 message 事件的监听函数,发送过来的数据在Event.data属性中。
  • Worker.onmessageerror:指定 messageerror 事件的监听函数。发送的数据无法序列化成字符串时,会触发这个事件。
  • Worker.postMessage():向 Worker 线程发送消息。
  • Worker.terminate():立即终止 Worker 线程。
function createWorker(workerPath: string) { const worker = new Worker(workerPath); return worker;}

Worker 线程所在的全局对象,与主线程不一样,无法读取主线程所在网页的 DOM 对象,也无法使用documentwindowparent这些对象。但是,Worker 线程可以navigator对象和location对象。

到这里,就基本实现了我们的需求,仅需借助worker,前端自己也能处理音频,岂不美哉?

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笔者暂时想到的audio转blob的方式,就是发起一段ajax请求,将请求类型设置为arraybuffer,即可拿到arrayBuffer.

Worker 线程无法读取本地文件,即不能打开本机的文件系统(file://),它所加载的脚本,必须来自网络。

ffmpeg-worker所需要的数据格式是arrayBuffer,而一般我们能直接使用的,要么是音频文件对象blob,或者音频元素对象audio,甚至有可能仅是一条链接url,因此这几种格式的转换是非常有必要的:

文件限制

原本笔者打算将这件工作交给服务端去完成,但考虑,其实无论是前端还是后台,所做的工作是差不多的,而且交给服务端还需要再额外走一个上传、下载音频的流程,这不仅增添了服务端的压力,而且还有网络流量的开销,于是萌生出一个想法:为什么音频处理这件事不能让前端来做呢?

2.3 Worker 加载脚本

Worker 内部如果要加载其他脚本,有一个专门的方法importScripts()

importScripts('script1.js');

该方法可以同时加载多个脚本。

importScripts('script1.js', 'script2.js');

audio转arrayBuffer

2.5 关闭 Worker

使用完毕,为了节省系统资源,必须关闭 Worker。

// 主线程 worker.terminate(); // Worker 线程 self.close();

前面说过,主线程与 Worker 之间的通信内容,可以是文本,也可以是对象。需要注意的是,这种通信是拷贝关系,即是传值而不是传址,Worker 对通信内容的修改,不会影响到主线程。事实上,浏览器内部的运行机制是,先将通信内容串行化,然后把串行化后的字符串发给 Worker,后者再将它还原。

主线程与 Worker 之间也可以交换二进制数据,比如 File、Blob、ArrayBuffer 等类型,也可以在线程之间发送。下面是一个例子。

// 主线程 var uInt8Array = new Uint8Array(new ArrayBuffer; for (var i = 0; i < uInt8Array.length; ++i) { uInt8Array[i] = i * 2; // [0, 2, 4, 6, 8,...] } worker.postMessage(uInt8Array); // Worker 线程 self.onmessage = function { var uInt8Array = e.data; postMessage('Inside worker.js: uInt8Array.toString() = ' + uInt8Array.toString; postMessage('Inside worker.js: uInt8Array.byteLength = ' + uInt8Array.byteLength); };

但是,拷贝方式发送二进制数据,会造成性能问题。比如,主线程向 Worker 发送一个 500MB 文件,默认情况下浏览器会生成一个原文件的拷贝。为了解决这个问题,JavaScript 允许主线程把二进制数据直接转移给子线程,但是一旦转移,主线程就无法再使用这些二进制数据了,这是为了防止出现多个线程同时修改数据的麻烦局面。这种转移数据的方法,叫做Transferable Objects。这使得主线程可以快速把数据交给 Worker,对于影像处理、声音处理、3D 运算等就非常方便了,不会产生性能负担。

如果要直接转移数据的控制权,就要使用下面的写法。

// Transferable Objects 格式 worker.postMessage(arrayBuffer, [arrayBuffer]); // 例子 var ab = new ArrayBuffer; worker.postMessage;

通常情况下,Worker 载入的是一个单独的 JavaScript 脚本文件,但是也可以载入与主线程在同一个网页的代码。

<!DOCTYPE html> <body> <script type="app/worker"> addEventListener('message', function () { postMessage('some message'); }, false); </script> </body> </html>

上面是一段嵌入网页的脚本,注意必须指定<script>标签的type属性是一个浏览器不认识的值,上例是app/worker

然后,读取这一段嵌入页面的脚本,用 Worker 来处理。

var blob = new Blob([document.querySelector('#worker').textContent]); var url = window.URL.createObjectURL; var worker = new Worker; worker.onmessage = function { // e.data === 'some message' };

上面代码中,先将嵌入网页的脚本代码,转成一个二进制对象,然后为这个二进制对象生成 URL,再让 Worker 加载这个 URL。这样就做到了,主线程和 Worker 的代码都在同一个网页上面。

有时,浏览器需要轮询服务器状态,以便第一时间得知状态改变。这个工作可以放在 Worker 里面。

function createWorker { var blob = new Blob([f.toString; var url = window.URL.createObjectURL; var worker = new Worker; return worker; } var pollingWorker = createWorker(function { var cache; function compare { ... }; setInterval(function () { fetch('/my-api-endpoint').then(function { var data = res.json(); if (!compare(data, cache)) { cache = data; self.postMessage; } }) }, 1000) }); pollingWorker.onmessage = function () { // render data } pollingWorker.postMessage;

上面代码中,Worker 每秒钟轮询一次数据,然后跟缓存做比较。如果不一致,就说明服务端有了新的变化,因此就要通知主线程。

Worker 线程内部还能再新建 Worker 线程。下面的例子是将一个计算密集的任务,分配到10个 Worker。

主线程代码如下。

var worker = new Worker('worker.js'); worker.onmessage = function { document.getElementById.textContent = event.data; };

Worker 线程代码如下。

// worker.js // settings var num_workers = 10; var items_per_worker = 1000000; // start the workers var result = 0; var pending_workers = num_workers; for (var i = 0; i < num_workers; i += 1) { var worker = new Worker('core.js'); worker.postMessage(i * items_per_worker); worker.postMessage * items_per_worker); worker.onmessage = storeResult; } // handle the results function storeResult { result += event.data; pending_workers -= 1; if (pending_workers <= 0) postMessage; // finished! }

上面代码中,Worker 线程内部新建了10个 Worker 线程,并且依次向这10个 Worker 发送消息,告知了计算的起点和终点。计算任务脚本的代码如下。

// core.js var start; onmessage = getStart; function getStart { start = event.data; onmessage = getEnd; } var end; function getEnd { end = event.data; onmessage = null; work(); } function work() { var result = 0; for (var i = start; i < end; i += 1) { // perform some complex calculation here result += 1; } postMessage; close(); }

function audioBufferToBlob(arrayBuffer) { const file = new File([arrayBuffer], 'test.mp3', { type: 'audio/mp3', }); return file;}

脚本限制

class Sdk { // other code... /** * 将传入的一段音频blob,按照指定的时间位置进行裁剪 * @param blobs 待处理的音频blob数组 */ concat = async blobs = { const arrBufs = []; for (let i = 0; i  blobs.length; i++) { arrBufs.push(await blobToArrayBuffer(blobs[i])); } const result = await pmToPromise( this.worker, await getCombineCommand(arrBufs), ); return audioBufferToBlob(result.data.data.MEMFS[0].data); };}

JavaScript 语言采用的是单线程模型,也就是说,所有任务只能在一个线程上完成,一次只能做一件事。前面的任务没做完,后面的任务只能等着。随着电脑计算能力的增强,尤其是多核 CPU 的出现,单线程带来很大的不便,无法充分发挥计算机的计算能力。

需要提前声明的是,由于笔者的项目需求,是仅需对.mp3格式进行处理的,因此下面的代码示例以及仓库地址里面所涉及的代码,也主要是针对mp3,当然,其实不管是哪种格式,思路是类似的。

通信联系

在上面代码中,与裁剪操作不同的是,被操作的音频对象不止一个,而是多个,因此需要创建一个“映射表”去告诉ffmpeg-worker一共需要合并哪些音频以及它们的合并顺序。

Web Worker 有以下几个使用注意点。

blob转arrayBuffer

7.2 Worker 线程

Web Worker 有自己的全局对象,不是主线程的window,而是一个专门为 Worker 定制的全局对象。因此定义在window上面的对象和方法不是全部都可以使用。

Worker 线程有一些自己的全局属性和方法。

  • self.name: Worker 的名字。该属性只读,由构造函数指定。
  • self.onmessage:指定message事件的监听函数。
  • self.onmessageerror:指定 messageerror 事件的监听函数。发送的数据无法序列化成字符串时,会触发这个事件。
  • self.close():关闭 Worker 线程。
  • self.postMessage():向产生这个 Worker 线程发送消息。
  • self.importScripts():加载 JS 脚本。

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利用File创建出一个blob

同源限制

最近在做一个项目,需要对webRTC录制的音频进行处理,包括音频的裁剪、多音频合并,甚至要将某个音频的某一部分替换成另一个音频。

2.1 主线程

主线程采用new命令,调用Worker()构造函数,新建一个 Worker 线程。

var worker = new Worker('work.js');

Worker()构造函数的参数是一个脚本文件,该文件就是 Worker 线程所要执行的任务。由于 Worker 不能读取本地文件,所以这个脚本必须来自网络。如果下载没有成功,Worker 就会默默地失败。

然后,主线程调用worker.postMessage()方法,向 Worker 发消息。

worker.postMessage('Hello World'); worker.postMessage({method: 'echo', args: ['Work']});

worker.postMessage()方法的参数,就是主线程传给 Worker 的数据。它可以是各种数据类型,包括二进制数据。

接着,主线程通过worker.onmessage指定监听函数,接收子线程发回来的消息。

worker.onmessage = function { console.log('Received message ' + event.data); doSomething(); } function doSomething() { // 执行任务 worker.postMessage('Work done!'); }

上面代码中,事件对象的data属性可以获取 Worker 发来的数据。

Worker 完成任务以后,主线程就可以把它关掉。

worker.terminate();

arrayBuffer转blob

DOM 限制

class Sdk { end = "end"; // other code... /** * 将一段音频blob,按指定的位置替换成另一端音频 * @param originBlob 待处理的音频blob * @param startSecond 起始时间点(秒) * @param endSecond 结束时间点(秒) * @param insertBlob 被替换的音频blob */ splice = async (originBlob, startSecond, endSecond, insertBlob) = { const ss = startSecond; const es = isNumber(endSecond) ? endSecond : this.end; // 若insertBlob不存在,则仅删除音频的指定内容 insertBlob = insertBlob ? insertBlob : endSecond  !isNumber(endSecond) ? endSecond : null; const originAb = await blobToArrayBuffer(originBlob); let leftSideArrBuf, rightSideArrBuf; // 将音频先按指定位置裁剪分割 if (ss === 0  es === this.end) { // 裁剪全部 return null; } else if (ss === 0) { // 从头开始裁剪 rightSideArrBuf = (await pmToPromise( this.worker, getClipCommand(originAb, es) )).data.data.MEMFS[0].data; } else if (ss !== 0  es === this.end) { // 裁剪至尾部 leftSideArrBuf = (await pmToPromise( this.worker, getClipCommand(originAb, 0, ss) )).data.data.MEMFS[0].data; } else { // 局部裁剪 leftSideArrBuf = (await pmToPromise( this.worker, getClipCommand(originAb, 0, ss) )).data.data.MEMFS[0].data; rightSideArrBuf = (await pmToPromise( this.worker, getClipCommand(originAb, es) )).data.data.MEMFS[0].data; } // 将多个音频重新合并 const arrBufs = []; leftSideArrBuf  arrBufs.push(leftSideArrBuf); insertBlob  arrBufs.push(await blobToArrayBuffer(insertBlob)); rightSideArrBuf  arrBufs.push(rightSideArrBuf); const combindResult = await pmToPromise( this.worker, await getCombineCommand(arrBufs) ); return audioBufferToBlob(combindResult.data.data.MEMFS[0].data); };}

Worker 线程一旦新建成功,就会始终运行,不会被主线程上的活动(比如用户点击按钮、提交表单)打断。这样有利于随时响应主线程的通信。但是,这也造成了 Worker 比较耗费资源,不应该过度使用,而且一旦使用完毕,就应该关闭。

/** * 按ffmpeg文档要求,将带裁剪数据转换成指定格式 * @param arrayBuffer 待处理的音频buffer * @param st 开始裁剪时间点(秒) * @param duration 裁剪时长 */function getClipCommand(arrayBuffer, st, duration) { return { type: "run", arguments: `-ss ${st} -i input.mp3 ${ duration ? `-t ${duration} ` : "" }-acodec copy output.mp3`.split(" "), MEMFS: [ { data: new Uint8Array(arrayBuffer), name: "input.mp3" } ] };}

2.4 错误处理

主线程可以监听 Worker 是否发生错误。如果发生错误,Worker 会触发主线程的error事件。

worker.onerror(function { console.log([ 'ERROR: Line ', e.lineno, ' in ', e.filename, ': ', e.message ].join; // 或者 worker.addEventListener('error', function { // ... });

Worker 内部也可以监听error事件。

这个也很简单,只需要借助FileReader将blob内容提取出来即可

10bet 1img

它有点类似clip的升级版,我们从指定的位置删除音频A,并在此处插入音频B:

10bet,分配给 Worker 线程运行的脚本文件,必须与主线程的脚本文件同源。

function pmToPromise(worker, postInfo) { return new Promise((resolve, reject) = { // 成功回调 const successHandler = function(event) { switch (event.data.type) { case "stdout": console.log("worker stdout: ", event.data.data); break; case "start": console.log("worker receive your command and start to work:)"); break; case "done": worker.removeEventListener("message", successHandler); resolve(event); break; default: break; } }; // 异常捕获 const failHandler = function(error) { worker.removeEventListener("error", failHandler); reject(error); }; worker.addEventListener("message", successHandler); worker.addEventListener("error", failHandler); postInfo  worker.postMessage(postInfo); });}

2.2 Worker 线程

Worker 线程内部需要有一个监听函数,监听message事件。

self.addEventListener('message', function { self.postMessage('You said: ' + e.data); }, false);

上面代码中,self代表子线程自身,即子线程的全局对象。因此,等同于下面两种写法。

// 写法一 this.addEventListener('message', function { this.postMessage('You said: ' + e.data); }, false); // 写法二 addEventListener('message', function { postMessage('You said: ' + e.data); }, false);

除了使用self.addEventListener()指定监听函数,也可以使用self.onmessage指定。监听函数的参数是一个事件对象,它的data属性包含主线程发来的数据。self.postMessage()方法用来向主线程发送消息。

根据主线程发来的数据,Worker 线程可以调用不同的方法,下面是一个例子。

self.addEventListener('message', function { var data = e.data; switch { case 'start': self.postMessage('WORKER STARTED: ' + data.msg); break; case 'stop': self.postMessage('WORKER STOPPED: ' + data.msg); self.close(); // Terminates the worker. break; default: self.postMessage('Unknown command: ' + data.msg); }; }, false);

上面代码中,self.close()用于在 Worker 内部关闭自身。

postMessage转promise

Worker 线程和主线程不在同一个上下文环境,它们不能直接通信,必须通过消息完成。

多音频合成——concat

Worker 线程不能执行alert()方法和confirm()方法,但可以使用 XMLHttpRequest 对象发出 AJAX 请求。

同样,getCombineCommand函数的职责与上述getClipCommand类似:

blob转audio是非常简单的,js提供了一个原生API——URL.createObjectURL,借助它我们可以把blob转成本地可访问链接进行播放

于是我们便有了大体的思路:当获取到音频文件后,将其解码后传送给worker,让其进行计算处理,并将处理结果以事件的方式返回,这样我们就可以对音频为所欲为了:)

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