详解 Web Worker，不再止步于会用

前面的章节都是告诉你怎么使用Worker，并没有真正的深入Worker的原理，这一章我们就来详细的了解一下Worker的原理。

Worker 的全局作用域

WorkerGlobalScope是Worker的全局作用域，它继承自EventTarget；

EventTarget

EventTarget是一个接口，它定义了一些方法，用来注册和触发事件，它的实现有Window、WorkerGlobalScope、Node、XMLHttpRequest等。

它拥有三个方法：

• addEventListener：注册事件
• removeEventListener：移除事件
• dispatchEvent：触发事件

这些方法应该都很熟悉，我们在平时的开发中也经常使用，例如：

function onMessage (event) {console.log(event.data)
}

window.addEventListener('message', onMessage);

window.dispatchEvent(new MessageEvent('message', { data: 'hello' }));

window.removeEventListener('message', onMessage); 

上面就是一个简单的事件注册、触发、移除的例子，这些都是通过EventTarget来实现的。

WorkerGlobalScope

上面提到了WorkerGlobalScope是Worker的全局作用域，它继承自EventTarget，所以它也拥有addEventListener、removeEventListener、dispatchEvent这三个方法。

它还有一些其他的属性和方法：

标准属性和方法

标准属性指的是规范中已经确定的属性，通常情况下它们都是固定不会再发生太大的变化：

• self（只读）：指向当前的WorkerGlobalScope，它的值和this是一样的;
• location（只读）：指向当前WorkerGlobalScope的URL，它是一个Location对象;
• navigator（只读）：指向当前WorkerGlobalScope的Navigator对象;
• importScripts()：用来加载脚本，它的参数是一个或多个脚本的URL，例如：importScripts('a.js', 'b.js')，它的返回值是undefined，如果加载失败，会抛出一个NetworkError的异常;
• onerror：用来注册error事件的回调函数;
• onlanguagechange：用来注册languagechange事件的回调函数;
• onoffline：用来注册offline事件的回调函数;
• ononline：用来注册online事件的回调函数;
• onrejectionhandled：用来注册rejectionhandled事件的回调函数，它是Promise的一个事件;
• onunhandledrejection：用来注册unhandledrejection事件的回调函数, 它是Promise的一个事件;

在之前的示例中，我们用过self、importScripts、onerror，这些都是WorkerGlobalScope的标准属性。

参考：the-workerglobalscope-common-interface

非标准属性和方法

非标准属性指的是规范中还没有确定的属性，它们的实现是不稳定的，可能会在未来的版本中发生变化，所以不建议在生产环境中使用。

• performance：指向当前WorkerGlobalScope的Performance对象，它是一个常规的Performance对象;
• console：指向当前WorkerGlobalScope的Console对象，它是一个常规的Console对象;
• dump()：用来打印日志，几乎没有浏览器实现了这个方法，所以不建议使用，直接使用console.log就可以了;

上面这些属性和方法这里就先简单的了解一下，因为每一个属性都够一个单独的文章来讲解，所以这里就暂时不展开了。

self

self是一个只读属性，它指向当前的WorkerGlobalScope，它的值和this是一样的。

上面所有提到的属性都可以使用self来访问，例如：self.location、self.navigator、self.console等等。

同时也可以省略self，直接使用属性名来访问，例如：location、navigator、console等等。

这就像window对象一样，它的属性和方法都可以使用window来访问，也可以省略window，直接使用属性名来访问，例如：

// 通过 window 访问 location 属性
window.location.href

// 直接使用 location 属性
location.href

// 也可以使用 this 访问 location 属性
this.location.href 

在WorkerGlobalScope中，self和this是一样的，所以可以省略self，直接使用属性名来访问，例如：

// 通过 self 访问 location 属性
self.location.href

// 直接使用 location 属性
location.href

// 也可以使用 this 访问 location 属性
this.location.href 

其他属性的访问方式也是一样的，例如：navigator、console等等。

所以我们在写worker.js的时候，可以省略self，直接使用属性名来访问，例如：

addEventListener('message', function (event) {console.log(event.data)
}) 

上面的console其实也是一个WorkerGlobalScope的属性，它指向当前WorkerGlobalScope的Console对象。

这些都和我们使用window对象是一样的，所以我们可以把WorkerGlobalScope当成一个window对象来使用。

可以使用什么

上面着重的讲解了一下self属性，再加上最开始介绍了一下WorkerGlobalScope的属性和方法，所以我们可以把WorkerGlobalScope当成一个window对象来使用。

但是WorkerGlobalScope和window对象还是有一些区别的，我们来看一下下面这个例子：

// worker.js
addEventListener('message', function (e) {console.log(e.data)console.log(location.href)
}) 

省略main.js的代码，很简单，这里只探索worker.js的代码。

虽然这里也可以使用location属性，但是它的指向并不是window.location，而是WorkerLocation.location。

它们之间的区别也很明显，window.location指向的是当前页面的地址，而WorkerLocation.location指向的是worker.js文件的地址。

不过这个并不是我们这次要谈论的主要问题，只是告诉大家，虽然在WorkerGlobalScope能用到很多和window对象一样的属性和方法，但是它们的结果，或者说指向的对象是不一样的。

在Worker中可以使用Web API有很多，但是它并不是挂载子啊WorkerGlobalScope，而是通过类似混入的方式，进入到Worker的上下文中，有如下：

• Broadcast Channel API
• Cache API
• Channel Messaging API
• Console API
• Crypto
• CustomEvent
• Data Store（仅 Firefox）
• DOMRequest 和 DOMCursor
• Fetch
• FileReader
• FileReaderSync（仅在 worker 中可用）
• FormData
• ImageData
• IndexedDB
• Network Information API
• Notifications
• Performance
• PerformanceEntry
• PerformanceMeasure (en-US)
• PerformanceMark (en-US)
• PerformanceObserver
• PerformanceResourceTiming
• Promise
• Server-sent 事件
• ServiceWorkerRegistration
• TextEncoder 和 TextDecoder
• URL
• WebGL 中的 OffscreenCanvas（通过特性首选项 gfx.offscreencanvas.enabled 启用）
• WebSocket
• XMLHttpRequest（尽管 responseXML 和 channel 属性始终为 null）

上面的列表来自MDN Worker 中可用的 Web API

除了上面提到的这些Web API，还有一些WorkerGlobalScope的属性和方法，就是文章最开始提到的，其他的就都不能使用了，例如document、window、parent等等。

DedicatedWorkerGlobalScope

上面讲到WorkerGlobalScope其实也就是一个接口，它是DedicatedWorkerGlobalScope的父接口;

DedicatedWorkerGlobalScope就是Web Worker的父类，这个就是我们今天的主角。

属性和方法

直接看函数签名：

interface DedicatedWorkerGlobalScope extends WorkerGlobalScope {readonly name: DOMString;postMessage(message: any, transfer?: Transferable[]): void;postMessage(message: any, options?: Transferable): void;close(): void;onmessage: EventHandler;onmessageerror: EventHandler;
} 

在这里就出现了我们最开始使用的postMessage、onmessage和onmessageerror，这三个属性和方法是DedicatedWorkerGlobalScope的属性和方法。

看到函数签名之后，我们发现postMessage方法有两种重载，第二个参数是可选的，目前并没有找到它的具体用法；

通过HTML Standard的描述，这个参数是用来传输数据的，具体怎么用还没找到相关的资料，这个暂时先不讨论了。

而Worker就是实现了这个接口，所以我们可以在Worker中使用这些属性和方法。

Worker是我之前讲的三个Web Worker最简单的一个，看这个函数签名也就明白了，并没有太多的东西。

数据传输

Worker和window之间的数据传输，是通过postMessage和onmessage来实现的。

在我最开始的文章就讲过，postMessage只能传递JSON格式的数据，而且传递的数据是clone的，所以在Worker中修改传递过来的数据，不会影响到window中的数据。

但是这个clone的过程是有一定的限制的，并不是单纯的使用JSON.stringify和JSON.parse来实现的，而是使用结构化克隆算法来实现的，可以参考structuredClone

上面这个API是浏览器的一个新特性，并不是Web Worker的特性。

以JSON.stringify来举例，在转换的数据中如果包含function、undefined、symbol等类型的数据，会忽略这些数据类型的数据，将符合转换的数据转换成JSON格式的。

但是在Worker中，这些类型的数据是不能被clone的，所以会直接报错，错误信息会通过onmessageerror来传递。

const worker = new Worker('worker.js');
const obj = {a: 1,b: undefined,c: function () {},d: Symbol('d'),
};
console.log(JSON.stringify(obj)); // {"a":1}
worker.postMessage(obj); // Uncaught DOMException: Failed to execute 'postMessage' on 'Worker' 

上面的示例中，使用JSON.stringify来转换数据，可以看到b、c和d这三个属性都没有被转换，但是在Worker中，这三个属性都会报错。

const worker = new Worker('worker.js');
var obj1 = {name: 'obj1'
}

var obj2 = {obj1: obj1,name: 'obj2'
}
obj1.obj2 = obj2;
worker.postMessage(obj2);
console.log(JSON.stringify(obj2)); 

循环依赖使用JSON.stringify会报错，但是在Worker中，这种情况是可以被clone的。

了解这些我们就可以更自如的使用Worker了，你可以把Worker还有主线程都当做一个独立的服务器，它们之间的数据传输，就是通过postMessage和onmessage来实现的。

然后传递过去的数据，就是通过结构化克隆算法来实现的，只能传递JSON格式的数据，数据接收方可以随意操作这些数据，不会影响到数据发送方。

是不是很像服务器发送数据到前端，然后前端随便操作这些数据，不会影响到服务器。

总结

通过WorkerGlobalScope这个对象，我们可以看到Worker和window之间的区别，Worker中没有DOM、BOM、window、document等对象，但是它们都有navigator、location、XMLHttpRequest等对象。

同时也可以使用很多Web API，比如setTimeout、setInterval、fetch、postMessage等。

再通过WorkerGlobalScope认识到了DedicatedWorkerGlobalScope，它是Worker的一个实例，它的原型链上有WorkerGlobalScope，所以Worker中可以使用WorkerGlobalScope中的所有属性和方法。

然后通过WorkerGlobalScope的onmessage和postMessage，我们知道了Worker和主线程之间的数据传输，它们之间的数据传输，就是通过postMessage和onmessage来实现的。

最后onmessage和postMessage的数据传输，是通过结构化克隆算法来实现的，只能传递JSON格式的数据，数据接收方可以随意操作这些数据，不会影响到数据发送方。

虽然说Worker是一个独立的线程，但是通过这上面一系列的操作，Web Worker就没有线程安全的问题，就不像其他多线程语言一样，需要加锁来保证线程安全。

最后

整理了一套《前端大厂面试宝典》，包含了HTML、CSS、JavaScript、HTTP、TCP协议、浏览器、VUE、React、数据结构和算法，一共201道面试题，并对每个问题作出了回答和解析。

有需要的小伙伴，可以点击文末卡片领取这份文档，无偿分享

部分文档展示：

文章篇幅有限，后面的内容就不一一展示了

有需要的小伙伴，可以点下方卡片免费领取