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[Effective JavaScript 筆記]第65條:不要在計算時阻塞事件隊列

第61條解釋了異步API怎樣幫助我們防止一段程式阻塞應用程式的事件隊列。使用下面代碼,可以很容易使一個應用程式陷入泥潭。

while(true){}
           

而且它并不需要一個無限循環來寫一個緩慢的程式。代碼需要時間來運作,而低效的算法或資料結構可能導緻運作長時間的計算。

效率不是js唯一關注的。基于事件的程式設計的确強加了一些特殊的限制。為了保持用戶端應用程式的高度互動性和確定所有傳入的請求在伺服器應用程式中得到充分的服務,保持事件循環的每個輪次盡可能短是至關重要。否則,事件隊列會滞銷,其增長速度會超過分發處理事件處理程式的速度。在浏覽器環境中,一些代價高昂的計算也會導緻糟糕的使用者體驗,因為一個頁面的使用者界面無響應多數是由于在運作js代碼。

那麼,如果你的應用程式需要執行代價高昂的計算你該怎麼辦呢?沒有一個完全正确的答案,但有一些通用的技術可用。也許最簡單的方法是使用像Web用戶端平台的Worker API這樣的并發機制。這對于需要搜尋大量可移動距離的人工智能遊戲是一個很好的方法。遊戲可能以生成大量的專門計算移動距離的worker開始。

var ai=new Worker('ai.js');
           

這将使用ai.js源檔案作為worker的腳本,産生一個新的線程獨立的事件隊列的并發執行線程。該worker運作在一個完全隔離的狀态--沒有任何應用程式對象的直接通路。但是,應用程式與worker之間可以通過發送形式為字元串的messages來互動。是以,每當遊戲需要程式計算移動時,它會發送一個消息給worker。

var userMove=/* ... */;
ai.postMessage(JSON.stringify({userMove:userMove}));
           

postMessage的參數被作為一個消息增加到worker的事件隊列中。為了處理worker的響應,遊戲會注冊一個事件處理程式。

ai.onmessage=function(event){
    executeMove(JSON.parse(event.data).computerMove);
};
           

與此同時,源檔案ai.js訓示worker監聽消息并執行計算下一步移動所需的工作。

self.onmessage=function(event){
    var userMove=JSON.parse(event.data).userMove;
    var computerMove=computeNextMove(userMove);
    var message=JSON.stringify({
        computerMove:computerMove
    });
    selft.postMessage(message);
};
function computeNextMove(userMove){
    //...
}
           

不是所有的js平台都提供類似Worker這樣的API。而且有時傳遞消息的開銷可能會過于昂貴。另一種方法是将算法分解為多個步驟,每個步驟組成一個可管理的工作塊。第48條中搜尋社交網絡圖的工作表算法。

Member.prototype.inNetwork=function(other){
  var visited={};
  var worklist=[this];
  while(worklist.length>0){
     var member=worklist.pop();
     if(member === other){
        return true;
     }
  }  
  return false;
};
           

如果這段程式核心的while循環代價太過高昂,搜尋工作很可能會以不可接受的時間運作而阻塞應用程式事件隊列。即使我們可以使用Worker API,它也是昂貴或不友善實作的,因為它需要複制整個網絡圖的狀态或在worker中存儲網絡圖的狀态,并總是使用消息傳遞來更新和查詢網絡。

幸運的是,這種算法被定義為一個步驟集的序列--while循環的疊代。可以通過增加一個回調參數将inNetwork轉換為一個匿名函數,并像第64條講述的,将while循環替換一個匿名的遞歸函數。

Member.prototype.inNetwork=function(other,callback){
    var visited={};
    var worklist=[this];
    function next(){
        if(worklist.length === 0){
            callback(false);
            return;
        }
        var member=worklist.pop();
        if(member === other){
            callback(true);
            return;
        }
        setTimeout(next,0);
    }
    setTimeout(next,0);
};
           

這段代碼的工作方式,為了替換while循環,這裡寫了一個局部的next函數,該函數執行循環中的單個疊代然後高度應用程式事件隊列來異步運作下一次疊代。這使得在些期間已經發生的其他事件被處理後才繼續下一次疊代。當搜尋完成後,通過疊代的next來傳回,進而有效地完成循環。

要排程疊代,我們使用多數js平台都可用的、通用的setTimeout API來注冊next函數,使next函數經過一段最少時間(0毫秒)後運作。這具有幾乎立刻将回調函數添加到事件隊列上的作用。值得注意的是,雖然setTimeout有相對穩定的跨平台移植性,但通常還有更好的替代方案。例如,在浏覽器環境中,最低的逾時時間被壓制為4毫秒,可以采用一種替代方案,使用postMessage立即壓入一個事件。

如果應用程式事件隊列的每個輪次中隻執行算法的一個疊代。可以調整算法,自定義每個輪次中的疊代次數。這很容易實作,隻須在next函數的主要部分的外圍使用一個循環計數器。

Member.prototype.inNetwork=function(other,callback){
    function next(){
        for(var i=0;i<10;i++){
            //...
        }
        setTimeout(next,0);
    }
    setTimeout(next,0);
};
           

提示

  • 避免在主事件隊列中執行代價高昂的算法
  • 在支援Worker API的平台,該API可以用來在一個獨立的事件隊列中運作長計算程式
  • 在Worker API不可用或代價昂貴的環境中,考慮将計算程式分解到事件循環的多個輪次中

附錄一:Worker

Worker是可以在背景運作的任務,它能夠被輕松建立,還能向它的建立者發送消息。隻要調用worker()構造函數,指定一個需要運作在worker線程内的腳本,就能建立一個worker。

注意:worker能夠産生新的worker,前提是這些worker托管于相同的源内來作為它們的父頁面。

Worker線程能夠在不幹擾UI的情況下執行任務。另外,它能夠使用XMLHttpRequest來執行I/O操作,隻不過XMLHttpRequest上的responseXML與channel兩個屬性值始終傳回null。

線程安全

Worker接口會生成真正的作業系統級别的線程,如果你不小心,那麼并發會對你的代碼産生影響。對于web worker來說,與其他線程的通信點會被很小心的控制,這意味着你很難引發并發問題。你沒有辦法去通路非線程安全的元件或者是DOM,此外還需要序列化對象來與線程互動特定的資料。

worker文法

構造函數

Worker(in DOMString scriptURL);
           

參數

scriptURL

worker将要執行的腳本的URL。它必須遵守同源政策。

傳回值

一個新的Worker對象。

方法

void postMessage(Object message[,sequence<Transferable> transferList]);
           

message

傳輸給woker的對象;它将包含于傳遞給onmessage處理函數的事件對象中的data字段内。可以傳遞任意值或是經過結構拷貝算法處理過的js對象,即可以包含循環引用。

transferList

一個可選的對象數組,用于轉讓它們的所有權。如果一個對象的所有權被轉讓,那麼它在原來的上下文内将不可使用,而隻能在轉讓到的worker内可用

void terminate();
           

立即終止worker。該方法不會給worker留下任何完成操作的機會;就是簡單的立即停止。

屬性

onmessage EeventListner

一個事件監聽函數,每當擁有message屬性的MessageEvent從worker中冒泡出來時就會執行該函數。事件的data屬性存有消息内容。

onerror EeventListner

一個事件監聽函數,每當類型為error的ErrorEvent從worker中冒泡出來時就會執行該函數。

錯誤資訊對象

  • message 一個可讀性良好的錯誤資訊
  • filename 産生錯誤的腳本檔案名
  • lineno 發生錯誤時所在的腳本檔案号

版權聲明

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