Web Workers
Web Workers 簡(jiǎn)介
至 2008 年 W3C 制定出第一個(gè) HTML5 草案開始，HTML5 承載了越來(lái)越多嶄新的特性和功能。它不但強(qiáng)化了 Web 系統(tǒng)或網(wǎng)頁(yè)的表現(xiàn)性能，而且還增加了對(duì)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)等 Web 應(yīng)用功能的支持。其中，最重要的一個(gè)便是對(duì)多線程的支持。在 HTML5 中提出了工作線程（Web Workers）的概念，并且規(guī)范出 Web Workers 的三大主要特征：能夠長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行（響應(yīng)），理想的啟動(dòng)性能以及理想的內(nèi)存消耗。Web Workers 允許開發(fā)人員編寫能夠長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行而不被用戶所中斷的后臺(tái)程序，去執(zhí)行事務(wù)或者邏輯，并同時(shí)保證頁(yè)面對(duì)用戶的及時(shí)響應(yīng)。
Web Workers 為 Web 前端網(wǎng)頁(yè)上的腳本提供了一種能在后臺(tái)進(jìn)程中運(yùn)行的方法。一旦它被創(chuàng)建，Web Workers 就可以通過(guò) postMessage 向任務(wù)池發(fā)送任務(wù)請(qǐng)求，執(zhí)行完之后再通過(guò) postMessage 返回消息給創(chuàng)建者指定的事件處理程序 ( 通過(guò) onmessage 進(jìn)行捕獲 )。Web Workers 進(jìn)程能夠在不影響用戶界面的情況下處理任務(wù)，并且，它還可以使用 XMLHttpRequest 來(lái)處理 I/O，但通常，后臺(tái)進(jìn)程（包括 Web Workers 進(jìn)程）不能對(duì) DOM 進(jìn)行操作。如果希望后臺(tái)程序處理的結(jié)果能夠改變 DOM，只能通過(guò)返回消息給創(chuàng)建者的回調(diào)函數(shù)進(jìn)行處理。
瀏覽器對(duì) HTML5 支持情況可以參考網(wǎng)站 When can I use...
在 Web Workers 中使用 postMessage 和 onmessage
首先，需要在客戶端頁(yè)面的 JavaScript 代碼中 new 一個(gè) Worker 實(shí)例出來(lái)，參數(shù)是需要在另一個(gè)線程中運(yùn)行的 JavaScript 文件名稱。然后在這個(gè)實(shí)例上監(jiān)聽 onmessage 事件。最后另一個(gè)線程中的 JavaScript 就可以通過(guò)調(diào)用 postMessage 方法在這兩個(gè)線程間傳遞數(shù)據(jù)了。
清單 1. 主線程中創(chuàng)建 Worker 實(shí)例，并監(jiān)聽 onmessage 事件
<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=iso-8859-1">
<title>Test Web worker</title>
<script type="text/JavaScript">
function init(){
var worker = new Worker('compute.js');
//event 參數(shù)中有 data 屬性，就是子線程中返回的結(jié)果數(shù)據(jù)
worker.onmessage= function (event) {
// 把子線程返回的結(jié)果添加到 div 上
document.getElementById("result").innerHTML +=
event.data+"<br/>";
};
}
</script>
</head>
<body onload="init()">
<div id="result"></div>
</body>
</html>
在客戶端的 compute.js 中，只是簡(jiǎn)單的重復(fù)多次加和操作，最后通過(guò) postMessage 方法把結(jié)果返回給主線程，目的就是等待一段時(shí)間。而在這段時(shí)間內(nèi)，主線程不應(yīng)該被阻塞，用戶可以通過(guò)拖拽瀏覽器，變大縮小瀏覽器窗口等操作測(cè)試這一現(xiàn)象。這個(gè)非阻塞主線程的結(jié)果就是 Web Workers 想達(dá)到的目的。
清單 2. compute.js 中調(diào)用 postMessage 方法返回計(jì)算結(jié)果
var i=0;
function timedCount(){
for(var j=0,sum=0;j<100;j++){
for(var i=0;i<100000000;i++){
sum+=i;
}
}
// 調(diào)用 postMessage 向主線程發(fā)送消息
postMessage(sum);
}
postMessage("Before computing,"+new Date());
timedCount();
postMessage("After computing,"+new Date());
圖 1. 瀏覽器中運(yùn)行結(jié)果
Cross-document messaging
Cross-document messaging 簡(jiǎn)介
由于同源策略的限制，JavaScript 跨域的問(wèn)題，一直是一個(gè)頗為棘手的問(wèn)題。HTML5 提供了在網(wǎng)頁(yè)文檔之間互相接收與發(fā)送信息的功能。使用這個(gè)功能，只要獲取到網(wǎng)頁(yè)所在窗口對(duì)象的實(shí)例，不僅同源（域 + 端口號(hào)）的 Web 網(wǎng)頁(yè)之間可以互相通信，甚至可以實(shí)現(xiàn)跨域通信。 要想接收從其他窗口發(fā)送來(lái)的信息，必須對(duì)窗口對(duì)象的 onmessage 事件進(jìn)行監(jiān)聽，其它窗口可以通過(guò) postMessage 方法來(lái)傳遞數(shù)據(jù)。該方法使用兩個(gè)參數(shù)：第一個(gè)參數(shù)為所發(fā)送的消息文本，但也可以是任何 JavaScript 對(duì)象（通過(guò) JSON 轉(zhuǎn)換對(duì)象為文本），第二個(gè)參數(shù)為接收消息的對(duì)象窗口的 URL 地址，可以在 URL 地址字符串中使用通配符'*'指定全部地。
在 Cross-document messaging 中使用 postMessage 和 onmessage
為了實(shí)現(xiàn)不同域之間的通信，需要在操作系統(tǒng)的 hosts 文件添加兩個(gè)域名，進(jìn)行模擬。
清單 3. hosts 文件中添加兩個(gè)不同的域名
127.0.0.1 parent.com
127.0.0.1 child.com
在父網(wǎng)頁(yè)中通過(guò) iframe 嵌入子頁(yè)面，并在 JavaScript 代碼中調(diào)用 postMessage 方法發(fā)送數(shù)據(jù)到子窗口。
清單 4. 父頁(yè)面中嵌入子頁(yè)面，調(diào)用 postMessage 方法發(fā)送數(shù)據(jù)
<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">
<title>Test Cross-domain communication using HTML5</title>
<script type="text/JavaScript">
function sendIt(){
// 通過(guò) postMessage 向子窗口發(fā)送數(shù)據(jù)
document.getElementById("otherPage").contentWindow
.postMessage(
document.getElementById("message").value,
"http://child.com:8080"
);
}
</script>
</head>
<body>
<!-- 通過(guò) iframe 嵌入子頁(yè)面 -->
<iframe src="http://child.com:8080/TestHTML5/other-domain.html"
id="otherPage"></iframe>
<br/><br/>
<input type="text" id="message"><input type="button"
value="Send to child.com" onclick="sendIt()" />
</body>
</html>
在子窗口中監(jiān)聽 onmessage 事件，并用 JavaScript 實(shí)現(xiàn)顯示父窗口發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。
清單 5. 子窗口中監(jiān)聽 onmessage 事件，顯示父窗口發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)
<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">
<title>Web page from child.com</title>
<script type="text/JavaScript">
//event 參數(shù)中有 data 屬性，就是父窗口發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)
window.addEventListener("message", function( event ) {
// 把父窗口發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)顯示在子窗口中
document.getElementById("content").innerHTML+=event.data+"<br/>";
}, false );
</script>
</head>
<body>
Web page from http://child.com:8080
<div id="content"></div>
</body>
</html>
圖 2. 父窗口嵌入子窗口
圖 3. 父窗口發(fā)送數(shù)據(jù)到子窗口
WebSockets
WebSockets 簡(jiǎn)介
在 Web 應(yīng)用中，HTTP 協(xié)議決定了客戶端和服務(wù)端連接是短連接，即客戶端 Request，服務(wù)端 Response，連接斷開。要想實(shí)現(xiàn)客戶端和服務(wù)端實(shí)時(shí)通信，只能通過(guò)客戶端輪詢來(lái)實(shí)現(xiàn)。服務(wù)端推送數(shù)據(jù)也并不是字面上意思上的直接推，其實(shí)還是客戶端自己取。WebSockets 是 HTML5 規(guī)范新引入的功能，用于解決瀏覽器與后臺(tái)服務(wù)器雙向通訊的問(wèn)題，使用 WebSockets 技術(shù)，后臺(tái)可以隨時(shí)向前端推送消息，以保證前后臺(tái)狀態(tài)統(tǒng)一。
在 WebSockets 中使用 send 和 onmessage
由于文本主要介紹 postMessage(send) 和 onmessage 客戶端 API 的應(yīng)用，而 WebSockets 涉及到服務(wù)器端代碼的實(shí)現(xiàn)，所以本文將選取最簡(jiǎn)單的服務(wù)器端框架來(lái)編寫服務(wù)器代碼。WebSockets 服務(wù)器端有 jetty 提供的基于 Java 的實(shí)現(xiàn)，有 WebSocket-Node 基于 node.js 的實(shí)現(xiàn)，在 .Net 4.5 中也直接提供了 WebSockets 的支持。本文將使用 WebSocket-Node 提供的示例代碼，稍作修改作為 WebSockets 的服務(wù)器端。關(guān)于 node.js 的介紹以及使用請(qǐng)參考 node.js 官方網(wǎng)站 node.js，關(guān)于 WebSocket-Node 的使用請(qǐng)參考 WebSocket-Node。
首先，需要在客戶端通過(guò) JavaScript 代碼 new 一個(gè) WebSocket 實(shí)例出來(lái)，參數(shù)是實(shí)現(xiàn) WebSocket 服務(wù)器端 URL 地址。然后在這個(gè)實(shí)例上監(jiān)聽 onmessage 事件接收服務(wù)器端發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。當(dāng)然，客戶端也可以調(diào)用 send 方法，發(fā)送數(shù)據(jù)到服務(wù)器端。
清單 6. 創(chuàng)建 WebSocket 對(duì)象，并監(jiān)聽 onmessage 事件
connect : function() {
var location ="ws://localhost:8000/";
// 創(chuàng)建 WebSockets 并傳入 WebSockets server 地址
this._ws =new WebSocket(location);
this._ws.onmessage=this._onmessage;
//WebSockets 還提供了 onopen 以及 onclose 事件
this._ws.onopen =this._onopen;
this._ws.onclose =this._onclose;
}
在 _onmessage 方法中，接收數(shù)據(jù)，并顯示在頁(yè)面上
清單 7. _onmessage 方法
_onmessage : function(event) {
//event 參數(shù)中有 data 屬性，就是服務(wù)器發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)
if (event.data) {
var messageBox = document.getElementById('messageBox');
var spanText = document.createElement('span');
spanText.className ='text';
// 把服務(wù)器發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)顯示在窗口中
spanText.innerHTML = event.data;
var lineBreak = document.createElement('br');
messageBox.appendChild(spanText);
messageBox.appendChild(lineBreak);
messageBox.scrollTop = messageBox.scrollHeight
- messageBox.clientHeight;
}
},
在 _onopen 方法中，調(diào)用 _send 方法發(fā)送一條消息到服務(wù)器端，告之連接已經(jīng)建立。在 _onclose 方法中，把 WebSocket 的實(shí)例設(shè)置成 null，釋放資源。
清單 8. _onopen，_onclose 以及 send 方法
_onopen : function() {
server._send("Client:Open WebSockets,"+new Date());
},
//message 參數(shù)就是客戶端向服務(wù)器端發(fā)送的數(shù)據(jù)
_send : function(message) {
if (this._ws)
this._ws.send(message);
},
// 此方法提供外部代碼調(diào)用
send : function(text) {
if (text !=null&& text.length >0)
server._send(text);
},
_onclose : function(m) {
this._ws =null;
}
把這些方法封裝在一個(gè) server 對(duì)象中，方便提供外部調(diào)用。用戶只需要先調(diào)用 server 的 connect 方法建立連接，然后調(diào)用 send 方法發(fā)送數(shù)據(jù)。
清單 9. 封裝客戶端實(shí)現(xiàn)
var server = {
// 對(duì)外主要提供 connect 和 send 方法
connect : function() {...},
_onopen : function() {...},
_send : function(message) {...},
send : function(text) {...},
_onmessage : function(event) {...},
_onclose : function(m) {...}
};
在服務(wù)器端，通過(guò) JavaScript 語(yǔ)言簡(jiǎn)單修改 WebSocket-Node 中提供的 echo-server.js 示例即可。這里只展示關(guān)鍵代碼部分，其它代碼請(qǐng)參見 WebSocket-Node 示例。
清單 10. WebSockets 服務(wù)器端簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)
// 監(jiān)聽客戶端的連接請(qǐng)求
wsServer.on('connect', function(connection) {
function sendCallback(err) {
if (err) console.error("send() error: " + err);
}
// 監(jiān)聽客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)的請(qǐng)求
connection.on('message', function(message) {
if (message.type === 'utf8') {// 區(qū)別客戶端發(fā)過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)是文本還是二進(jìn)制類型
connection.sendUTF(
"Server:Get message:<br/>"+message.utf8Data, sendCallback
);
}
else if (message.type === 'binary') {
connection.sendBytes(message.binaryData, sendCallback);
}
});
connection.on('close', function(reasonCode, description) {
});
});
圖 4. 點(diǎn)擊 Connect 按鈕
圖 5. 輸入內(nèi)容，單擊 Send Message 按鈕
Server-Sent Events
Server-Sent Events 簡(jiǎn)介
HTML5 Server-Sent 事件模型允許您從服務(wù)器 push 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到瀏覽器。本文我們將介紹利用 Eventsource 對(duì)象處理與頁(yè)面間的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。在客戶端，我們使用 HTML5+JavaScript，服務(wù)端使用 Java。在現(xiàn)存的 Ajax 模式中，web 頁(yè)面會(huì)持續(xù)不斷地請(qǐng)求服務(wù)器傳輸新數(shù)據(jù)，由客戶端負(fù)責(zé)請(qǐng)求數(shù)據(jù)。而在服務(wù)端發(fā)送模式下，無(wú)需在客戶端代碼中執(zhí)行連續(xù)的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，而是由服務(wù)端 push 推送更新。一旦您在頁(yè)面中初始化了 Server-Sent 事件，服務(wù)端腳本將持續(xù)地發(fā)送更新?？蛻舳?JavaScript 代碼一旦接收到更新就將新的數(shù)據(jù)寫入頁(yè)面中展示出來(lái)。
在 Server-Sent Events 中使用 onmessage
Server-Sent Events 和 WebSockets 有相同之處，WebSockets 實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器端以及客戶端的雙向通信功能，而 Server-Sent Events 則僅是指服務(wù)器端到客戶端的單向通信，而且 Server-Sent Events 同樣需要服務(wù)器端的實(shí)現(xiàn)，本文將使用基于 Java 的 Servlet 技術(shù)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端。關(guān)于服務(wù)器端向客戶端寫數(shù)據(jù)的格式，可以參考 W3C 關(guān)于 Server-Sent Events 的規(guī)范文檔 Server-Sent Events。由于是服務(wù)器端到客戶端的單向通信，所以在 Server-Sent Events 中沒(méi)有 postMessage 方法。
首先，在客戶端通過(guò) JavaScript 代碼 new 一個(gè) EventSource 實(shí)例出來(lái)，參數(shù)是實(shí)現(xiàn) EventSource 服務(wù)器端 URL 地址。然后在這個(gè)實(shí)例上監(jiān)聽 onmessage 事件接收服務(wù)器端發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。
清單 11. 創(chuàng)建 EventSource 對(duì)象，并監(jiān)聽 onmessage 事件
if (!!window.EventSource) {
// 創(chuàng)建 EventSource 實(shí)例，傳入 server 地址
var source = new EventSource('/TestHTML5/ServerSentEvent');
} else {
console.log("Your browser doesn't support server-sent event");
}
// 監(jiān)聽 message 事件，等待接收服務(wù)器端發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)
source.addEventListener('message', function(event) {
//event 參數(shù)中有 data 屬性，就是服務(wù)器發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)
console.log(event.data);
}, false);
//EventSource 還提供了 onopen 以及 onerror 事件
source.addEventListener('open', function(event) {
}, false);
source.addEventListener('error', function(event) {
if (event.readyState == EventSource.CLOSED) {
}
}, false);
服務(wù)器端，在 Java 語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的 Servlet doGet 方法中使用 response 對(duì)象向客戶端寫數(shù)據(jù)
清單 12. 服務(wù)器端簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)
// 這里必須設(shè)置 Content-Type 為 text/event-stream
response.setHeader("Content-Type", "text/event-stream");
response.setHeader("Cache-Control", "no-cache");
response.setCharacterEncoding ("UTF-8");
String id = new Date().toString();
response.getWriter().println("id:"+id);
// 向客戶端寫兩行數(shù)據(jù)
response.getWriter().println("data:server-sent event is working.");
response.getWriter().println("data:test server-sent event multi-line data");
response.getWriter().println();
response.getWriter().flush();
圖 6. Server-Sent Events 運(yùn)行結(jié)果
結(jié)束語(yǔ)
本文詳細(xì)介紹了 postMessage（send）和 onmessage API 在客戶端的應(yīng)用情況，可以看到在不同的場(chǎng)景中這兩個(gè)方法的應(yīng)用模式都是類似的。postMessage 的作用就是傳遞數(shù)據(jù)，而 onmessage 的作用就是接收數(shù)據(jù)。掌握此組 API 對(duì)以后開發(fā) HTML 5 應(yīng)用程序?qū)?huì)有所幫助。本文 Web Workers，Cross-document messaging，WebSockets 的代碼在 Firefox 14 下通過(guò)測(cè)試，Server-Sent Events 的代碼在 Chrome 16 下通過(guò)測(cè)試。
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