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

来源:http://www.cnblogs.com/wengxuesong/archive/2016/07/28/5713571.html
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第61條解釋了非同步API怎樣幫助我們防止一段程式阻塞應用程式的事件隊列。使用下麵代碼,可以很容易使一個應用程式陷入泥潭。while(true){} 而且它並不需要一個無限迴圈來寫一個緩慢的程式。代碼需要時間來運行,而低效的演算法或數據結構可能導致運行長時間的計算。效率不是js唯一關註的。基於事件的編程... ...


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

while(true){}

而且它並不需要一個無限迴圈來寫一個緩慢的程式。代碼需要時間來運行,而低效的演算法或數據結構可能導致運行長時間的計算。
效率不是js唯一關註的。基於事件的編程的確強加了一些特殊的約束。為了保持客戶端應用程式的高度交互性和確保所有傳入的請求在伺服器應用程式中得到充分的服務,保持事件迴圈的每個輪次儘可能短是至關重要。否則,事件隊列會滯銷,其增長速度會超過分發處理事件處理程式的速度。在瀏覽器環境中,一些代價高昂的計算也會導致糟糕的用戶體驗,因為一個頁面的用戶界面無響應多數是由於在運行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?沒有一個完全正確的答案,但有一些通用的技術可用。也許最簡單的方法是使用像Web客戶端平臺的Worker API這樣的併發機制。這對於需要搜索大量可移動距離的人工智慧游戲是一個很好的方法。游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');

這將使用ai.js源文件作為worker的腳本,產生一個新的線程獨立的事件隊列的併發執行線程。該worker運行在一個完全隔離的狀態--沒有任何應用程式對象的直接訪問。但是,應用程式與worker之間可以通過發送形式為字元串的messages來交互。所以,每當游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,游戲會註冊一個事件處理程式。

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

與此同時,源文件ai.js指示worker監聽消息並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平臺都提供類似Worker這樣的API。而且有時傳遞消息的開銷可能會過於昂貴。另一種方法是將演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條中搜索社交網路圖的工作表演算法。

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迴圈代價太過高昂,搜索工作很可能會以不可接受的時間運行而阻塞應用程式事件隊列。即使我們可以使用Worker API,它也是昂貴或不方便實現的,因為它需要複製整個網路圖的狀態或在worker中存儲網路圖的狀態,並總是使用消息傳遞來更新和查詢網路。
幸運的是,這種演算法被定義為一個步驟集的序列--while迴圈的迭代。可以通過增加一個回調參數將inNetwork轉換為一個匿名函數,並像第64條講述的,將while迴圈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迴圈,這裡寫了一個局部的next函數,該函數執行迴圈中的單個迭代然後高度應用程式事件隊列來非同步運行下一次迭代。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迭代。當搜索完成後,通過迭代的next來返回,從而有效地完成迴圈。
要調度迭代,我們使用多數js平臺都可用的、通用的setTimeout API來註冊next函數,使next函數經過一段最少時間(0毫秒)後運行。這具有幾乎立刻將回調函數添加到事件隊列上的作用。值得註意的是,雖然setTimeout有相對穩定的跨平臺移植性,但通常還有更好的替代方案。例如,在瀏覽器環境中,最低的超時時間被壓製為4毫秒,可以採用一種替代方案,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只執行演算法的一個迭代。可以調整演算法,自定義每個輪次中的迭代次數。這很容易實現,只須在next函數的主要部分的外圍使用一個迴圈計數器。

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演算法

  • 在支持Worker API的平臺,該API可以用來在一個獨立的事件隊列中運行長計算程式

  • 在Worker API不可用或代價昂貴的環境中,考慮將計算程式分解到事件迴圈的多個輪次中

附錄一:Worker

Worker是可以在後臺運行的任務,它能夠被輕鬆創建,還能向它的創建者發送消息。只要調用worker()構造函數,指定一個需要運行在worker線程內的腳本,就能創建一個worker。
註意:worker能夠產生新的worker,前提是這些worker托管於相同的源內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,只不過XMLHttpRequest上的responseXML與channel兩個屬性值始終返回null。

線程安全

Worker介面會生成真正的操作系統級別的線程,如果你不小心,那麼併發會對你的代碼產生影響。對於web worker來說,與其他線程的通信點會被很小心的控制,這意味著你很難引發併發問題。你沒有辦法去訪問非線程安全的組件或者是DOM,此外還需要序列化對象來與線程交互特定的數據。

worker語法

構造函數
Worker(in DOMString scriptURL);

參數
scriptURL
worker將要執行的腳本的URL。它必須遵守同源策略。
返回值
一個新的Worker對象。

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

參數
message
傳輸給woker的對象;它將包含於傳遞給onmessage處理函數的事件對象中的data欄位內。可以傳遞任意值或是經過結構拷貝演算法處理過的js對象,即可以包含迴圈引用。
transferList
一個可選的對象數組,用於轉讓它們的所有權。如果一個對象的所有權被轉讓,那麼它在原來的上下文內將不可使用,而只能在轉讓到的worker內可用

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屬性存有消息內容。

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。

錯誤信息對象

  • message 一個可讀性良好的錯誤信息

  • filename 產生錯誤的腳本文件名

  • lineno 發生錯誤時所在的腳本文件號


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