高性能JavaScript（快速响应的用户界面）

浏览器UI线程

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。

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);
}

handleClick()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

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。

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”

即便主流浏览器有长运行脚本限制的机制，但并不意味着你也允许它这样做。

用JavaScript 的创造者 Brendan Eich 的话，如果你的js运行了整整几秒钟，那么很可能你做错了什么。

那么多久才算合适呢？

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。

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

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。

在JavaScript中通过`setTimeout()`和`setInterval()`方法创建定时器。

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250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

JavaScript 定时器延迟通常不太准确，相差大约几毫秒，仅仅因为你指定延迟为250毫秒，并不能意味着settimeout调用之后过250毫秒时精确地加入队列。因此，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。建议最少25

使用定时器处理数组

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。

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]);
}

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

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表示当前执行的匿名函数
        setTimeout(arguments.callee,25);
    }else{
        return items;
    }
},25);

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);
}

还有一个分割任务，如果一个函数运行时间太长，可以将其分成一系列更小的步骤，把每个独立的方法放在定时器中调用。

function saveDocument(id){
    openDocument(id); //进入
    writeText(id); //写入
    closeDocument(id); //关闭i
    updateUI(id); //更新界面
}
// 改为
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);
}

定时器与性能

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)

* 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!");

上述是网页和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。

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

小结：

JavaScript 和用户界面更新在同一个进程中进行，因此一次只能处理意见事情，这意味着当JavaScript 代码正在运行时，用户界面不能响应输入，反之亦然，所以需要搞笑的管理UI线程，

任何JavaScript 任务都不应当超过 100 毫秒，过长的运行时间会导致 UI 更新出现明显的延迟，从而对用户体验产生负面影响。

定时器可以安排代码延迟执行，可以分解长时间运行的脚本。

web workers 是新版浏览器支持的特性，允许你在UI线程之外执行JavaScript代码，从而避免锁定UI

posted @ 2019-01-08 11:12 _whys 阅读(681) 评论(0) 编辑收藏举报

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码出一颗星，明亮的星。

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