浏览器UI线程(The Browser UI Thread)
- 用于执行JavaScript代码和更新界面的进程被称为 “浏览器UI线程” 。
- UI线程的工作基于一个简单的队列系统，任务会被保存到队列中直到线程空闲，一旦空闲队列就被重新提取出来运行。这些任务要么是运行JavaScript代码，要么是执行UI更新，包括重绘和重排。浏览器每一次执行JavaScript代码或者响应用户事件，都可能会导致一个或多个任务加入队列。
- 案例：
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Browser UI Thread Example</title>
</head>
<body>
<button onclick="handleClick()">Click Me</button>
<script type="text/javascript">
function handleClick(){
//创建div元素
var div = document.createElement("div");
//div元素添加内部文本
div.innerHTML = "Clicked!";
//将div元素append到body中
document.body.appendChild(div);
}
</script>
</body>
</html>
当按钮被点击时，会触发UI线程创建两个任务并添加到队列中：
- 第一个任务就是更新按钮的UI，浏览器需要改变按钮外观表明它被点击了；
- 第二个任务就是执行
handleClick()方法中的代码。但是在运行过程中，创建了一个新的<div>元素并把它追加在<body>元素的末尾，这实际上引发了另一次UI变化，一个新的UI更新任务呗添加到队列中。当方法运行完毕后，UI还会在更新一次。
- 所有的UI线程任务执行完毕，线程进入空闲状态是最理想的。因为用户所有的交互都会立即出发UI更新，而事实上，大多数浏览器在JavaScript运行时，会停止把新任务添加到UI线程的队列中，也就是说JavaScript任务必须尽快结束，以避免对用户体验造成不良影响。
浏览器限制(Browser Limits)
浏览器对JavaScript任务的运行时间进行了限制，这很有必要，它能确保了不让恶意代码通过密集的操作锁住用户的浏览器。
此类限制分为两种：
调用栈大小以及长时间运行(long-running)脚本限制。长时间脚本限制也称为“长时间运行脚本定时器”或“失控脚本定时器”，顾名思义，它的原理就是浏览器记录脚本的运行时间，当达到一定限度时终止它并弹出提示框，这是可用性的问题。对于开发者来说，应该避免此类情况的出现。-
长时间运行脚本限制的实现方式主要分为两种：- 通过脚本执行的语句数量来限制（但要注意，在不同的机器，可用的内存和CPU速度执行单个语句的时间是不同的）
- 通过脚本执行的总时长来限制（但是，在不同的机器，指定时间内所运行的脚本数量，也有所差异）
毫无疑问，不同浏览器检测长时间运行脚本的方法也各不相同：
- IE注册表中，设置默认限制500万条语句
（HKEY_CURRENT_USER\Software\Microsoft\InternetExplorer\StylesMaxScriptStatements） - Firfox的默认限制为10秒（dom.max_script_run_time）
- Safari的默认限制为5秒（Disable Runnaway JavaScript Timer）
- Opera由于自身的架构，没有长运行脚本限制
- Chrome也没有单独的长运行脚本限制，而是依赖其通过崩溃检测系统来处理此类问题
多久才算“太久”(How Long Is Too Long)
- 即便主流浏览器有长运行脚本限制的机制，但不意味着开发者也允许自己代码的运行时间达到最大限制值。单个JavaScript脚本运行的最大值不应该超过100毫秒 。
-
Jakob Nielsen在其著作《可用性工程》（Morgan Kaufrnann,1944）中指出，如果界面超过100毫秒未响应，用户会感觉自己与界面失去联系。 - 而主流的浏览器行为大致相同，当脚本执行时，UI不随用户交互而更新。也就是说，当运行JavaScript代码的这段时间内，用户交互行为引发的UI更新会被浏览器自动跳过。因此，在JavaScript脚本运行期间，用户点击一个按钮，可能无法看到它已经被按下的样式，界面呈现“挂起”或“假死”的状态。
使用定时器让出时间片段(Yielding with Timeers)
- 在大型应用的Web界面的实现中，总会有一些复杂的JavaScript任务不能在100毫秒或更短的时间内完成。此时，最理想的方法是停止执行JavaScript脚本，让出UI线程的控制权，使得UI可以更新，然后再继续执行JavaScript。
定时器基础(Timer Basics)
- 在JavaScript中通过
setTimeout()和setInterval()方法创建定时器。其中，setTimeout()方法是创建一次性的定时器，setInterval()方法是创建周期性的定时器。 - 定时器会重置浏览器长运行代码的限制，正是这一特性使得定时器称为长时间运行JavaScript代码理想的跨浏览器解决方案。
- 案例：
saySomething()方法执行时，先调用oneMethod()方法，然后创建一个定时器，最后调用anotherMethod()方法
- 案例：
function saySomething(){
oneMethod();
setTimeout(function(){
console.info("hello");
},250);
anotherMethod();
}
而定时器是创建（调用setTime()）后当即开始计时，那么定时器代码有可能在saySomething()方法处理完成之前执行完成。
如案例所示，如果anotherMethod()方法的执行时间超过50毫秒，那么定时器代码会抢先进入UI执行队列。
定时器的精度(Timer Precision)
- 值得注意的是，当定时器倒计时完成后，往往不会立即执行，而是等待UI队列中其他任务执行完毕后才会执行。这导致了JavaScript定时器的延迟问题，通常相差大约几毫秒。正因为JavaScript的定时器不太精准，所以我们应该避免定时器用于测量实际时间。
- 其中，Windows系统中定时器分辨率为15毫秒，这意味着， 在Windows系统中，设置定时器的时间间隔不能小于15毫秒，否则会导致浏览器锁定。
使用定时器处理数组(Array Processing with Timers)
- 一种造成长时间运行脚本的起因是耗时过长的循环，通过把循环的工作分解到一系列定时器中执行，是常见的优化方法。
- 案例：这类循环执行时间过长的原因，不外乎是
process()方法的处理太过复杂，或者是items数组的长度太长
var items = [], //数组
len = items.length; //数组的长度
//遍历数组中的元素作为参数，执行proccess方法
for (var i=0;i<len;i++) {
process(item[i]);
}
如果items数组不需要按顺序处理，并且process()方法的处理过程不需要同步，则可以通过定时器来分解任务，即异步代码模式：
var items = []; //原数组
var todo = items.concat(); //克隆原数组到todo
setTimeout(function(){
//获取todo数组的第一个元素，并返回删除第一个元素后的数组
procces(todo.shift());
if(todo.length > 0){
//arguments.callee表示当前执行的函数
setTimeout(arguments.callee,25);
}else{
return items;
}
},25);
由于分解任务带来更多代码，我们可以进一步封装，以便多出重用：
var items = []; //原数组
function efficiencyLoopFn(items,process,callback){
var todo = items.concat(); //克隆原数组到todo
setTimeout(function(){
//获取todo数组的第一个元素，并返回删除第一个元素后的数组
process(todo.shift());
if(todo.length > 0){
//arguments.callee表示当前执行的函数
setTimeout(arguments.callee,25);
}else{
callback(items);
}
},25);
}
分割任务(Splitting Up Tasks)
- 如果一个函数运行时间太长，那么可以考虑把它拆分成一系列能在较短时间内完成的子函数。
function saveDocument(id){
openDocument(id); //进入
writeText(id); //写入
closeDocument(id); //关闭i
updateUI(id); //更新界面
}
另外，还可以把独立的方法通过定时器调用：
function saveDocument(id){
var tasks = [openDocument,writeText,closeDocument,updateUI];
setTimeout(function(){
//执行下一个任务
var task = tasks.shift();
task(id);
//检查是否还有其他任务
if(tasks.length >0){
setTimeout(arguments.callee,25);
}else{
callback();
}
},25);
}
同样可以封装成一个公共调用的方法：
function multistep(steps,args,calback){
var tasks = steps.concat();
setTimeout(function(){
//执行下一个任务
var task = tasks.shift();
task.apply(null,args || []);
//检查是否还有其他任务
if(tasks.length >0){
setTimeout(arguments.callee,25);
}else{
callback();
}
},25);
}
function saveDocument(id){
var tasks =[openDocument,writeText,closeDocument,updateUI];
multistep(tasks,[id],function(){
console.info("Save completed!");
});
}
记录代码运行时间(Timed Code)
- 通过原生Date对象来跟踪代码的运行时间，是大多数JavaScript分析工具的工作原理
var start = +new Date(),stop;
comLongProcess();
//加号可以将Date对象转换成数字
stop = +new Date();
if(stop - start < 50){
console.info("Just about right");
}else{
console.info("Taking too long");
}
为了执行JavaScript任务更高效，我们可以进一步优化上面的代码，保证JavaScript代码运行在50毫秒以内。
function timedProcessArray(items,process,callback){
var todo = items.concat();//
setTimeout(function(){
var start = +new Date();
do{
process(todo.shift());
}while(todo.length>0 && (+new Date()-start < 50));
if(todo.length > 0){
setTimeout(arguments.callee,25);
}else{
callback();
}
},25);
}
定时器与性能(Timers and Performance)
- 虽然可以通过定时器提升JavaScript代码的性能，但过度使用也会对性能造成负面影响。等上一个定时器结束后再创建新的定时器不会导致性能问题，但同时有多个重复的定时器创建，则会发生性能问题。因为只有一个UI线程，而所有的定时器都在争夺运行时间。
Web Workers
- 在Web Workers出现之前，没有办法在浏览器UI线程之外运行代码，而Web Workers API能使代码运行且不占用浏览器UI线程的时间。这意味着，每个新的Workers都在自己的线程中运行代码，不会影响其他Worker的运行代码，并且不会影响浏览器UI。
- Web Workers API已经作为HTML5标准的规范被Firefox、Chrome、Safari浏览器支持。
Worker运行环境(Woker Environment)
- Workers运行环境由如下部分组成：
-
navigator对象，包括四个属性appName、appVersion、user Agent和platform； -
location对象（与window.location相同，只不过所有属性是只读的）； -
self对象，指向全局的worker对象； -
importScript()方法，用来加载Worker所用到的外部JavaScript文件； - 以及所有的ECMAScript对象（诸如：Object、Array、Date等）；
-
XMLHttpRequest构造器； -
setTimeout()和setInterval()方法； - 停止WebWorker运行的
close()方法；
-
- 由于Web Workers拥有独立的运行环境，因此我们需要在一个完全独立的JavaScript文件中编写Worker中运行的代码，然后创建Woker线程中引用它。
var worker = new Worker("code.js");
当以上代码执行时，会创建一个新的线程和一个新的Worker运行环境，code.js文件会被异步下载，等文件下载并执行完成后，启动此Woker。
与Worker通信(Worker Communication)
- 页面代码通过事件接口与Woker进行通信，通过
postMessage()方法给Worker传递数据，通过onmessage事件接收信息。
var worker = new Worker("code.js");
worker.onmessage = function(event){
console.info(event.data);
};
worker.postMessage("hello");
在Woker代码中，同样也是通过onmessage事件接收信息，通过postMessage()方法发送信息。
self.onmessage = function(event){
console.info(event.data);
};
self.postMessage("hello too!");
- 上面提到的消息系统是网页和Worker通信的唯一途径，并且只有特定类型的数据能通过
postMessage()传递：原始值（字符串、数字、boolean、null和undefined）和Object和Array的实例。数据传入传出Worker时，会经历序列化和反序列化。
加载外部文件(Loading External Files)
- Worker通过
importScript()方法加载外部一个或多个JavaScript文件。 -
inportScript()的调用过程是阻塞式的，直到素有文件加载并执行完成后，Worker中的脚本才会继续运行。但由于Worker在UI线程之外运行，所以不用担心这种阻塞会影响UI响应。
//code1/2.js文件执行后，引入的变量就可以在Worker线程中使用了
importScript('code1.js','code2.js');
self.onmessage = function(event){
console.info(event.data);
};
实际应用(Practical Uses)
- Web Worker适合处理纯数据的、与浏览器UI无关的长时间运行（超过100毫秒）的脚本，比如：
- 编码/解码大字符串；
- 图片或视频处理时的复杂数学运算；
- 大数据排序
- 案例：现在需要解析一个数据量足够大的JSON字符串，耗时至少需要500毫秒。为了避免干扰用户体验，Worker称为最理想的解决方案。
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="{CHARSET}">
<title>Test4Web Worker</title>
</head>
<body>
<script type="text/javascript">
var worker = new Worker("jsonParse.js");
//注意:需要先定义onmessage事件，在postMessage()推消息
worker.onmessage = function(event){
console.info(event.data);
};
worker.postMessage("{'name':'William','age':26,'sex':'man'}");
</script>
</body>
</html>
外部jsonParse.js文件：
self.onmessage = function(event){
var jsonText = event.data;
console.info(jsonText);
self.postMessage("parse done!");
};
