Web ワーカーをマスターする: 高性能 JavaScript のための高度なテクニック

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Web Workers は JavaScript に革命をもたらし、スクリプトの並列実行を可能にし、計算負荷の高いタスクのパフォーマンスを向上させました。 Web Worker を効率的に実装すると、Web アプリケーションの応答性と機能が大幅に向上します。実証済みのテクニックをいくつか紹介します:

効率的なデータ転送のための転送可能なオブジェクト: 大規模なデータセットを扱う場合、メインスレッドとワーカー間のデータ転送がボトルネックになる可能性があります。 ArrayBuffer などの転送可能なオブジェクトは、データをコピーするのではなく所有権を転送するため、転送時間が大幅に短縮されます。

例:

<code class="language-javascript">// Main thread
const largeArrayBuffer = new ArrayBuffer(1024 * 1024 * 32); // 32MB buffer
const worker = new Worker('worker.js');
worker.postMessage({ data: largeArrayBuffer }, [largeArrayBuffer]);

// Worker thread (worker.js)
self.onmessage = function(event) {
  const receivedBuffer = event.data.data;
  // Process the buffer
};</code>

専用ワーカーと共有ワーカー: 専用ワーカーと共有ワーカーの選択は、アプリケーションのニーズによって異なります。 Ddedated Worker は、スレッド間通信を必要としない、分離された計算集約型タスクに最適です。 ただし、シェアード ワーカーは、特にリアルタイムの更新や UI 同期など、複数のタブ/ウィンドウにわたる状態管理や通信が必要な場合に優れています。

共有ワーカーの例:

<code class="language-javascript">// Main thread
const sharedWorker = new SharedWorker('shared-worker.js');
sharedWorker.port.start();
sharedWorker.port.onmessage = function(event) {
  console.log('Received message:', event.data);
};
sharedWorker.port.postMessage('Hello from main thread');

// Shared Worker (shared-worker.js)
const ports = [];
self.onconnect = function(event) {
  const port = event.ports[0];
  ports.push(port);
  port.onmessage = function(event) {
    ports.forEach(p => p.postMessage('Broadcast: ' + event.data));
  };
};</code>

通信を最適化するためのメッセージ プーリング: メッセージ オブジェクトを再利用すると、頻繁な通信中のオーバーヘッドが最小限に抑えられ、特に高頻度の更新やストリーミング データの場合に有益です。

単純なメッセージ プール:

<code class="language-javascript">class MessagePool {
  constructor(size) {
    this.pool = new Array(size).fill().map(() => ({ type: '', data: null }));
    this.available = [...this.pool];
  }
  getMessage() { return this.available.pop() || { type: '', data: null }; }
  releaseMessage(message) {
    message.type = '';
    message.data = null;
    this.available.push(message);
  }
}

const pool = new MessagePool(50);
// ... usage ...</code>

同時タスク処理用のワーカー プール: 再利用可能なワーカーのプールを維持すると、複数の同時タスクのワーカー ライフサイクル管理のオーバーヘッドが削減されます。

基本的なワーカープール:

<code class="language-javascript">class WorkerPool {
  constructor(workerScript, size) {
    this.workers = new Array(size).fill().map(() => new Worker(workerScript));
    this.queue = [];
    this.activeWorkers = 0;
  }
  // ... methods to manage tasks and workers ...
}</code>

簡素化のためのインライン ワーカー: BLOB URL を使用して、小規模なタスク用の文字列からワーカーを直接作成し、コードの構成を強化します。

インラインワーカーの例:

<code class="language-javascript">const workerScript = `self.onmessage = function(event) { ... };`;
const blob = new Blob([workerScript], { type: 'application/javascript' });
const worker = new Worker(URL.createObjectURL(blob));
// ... usage ...</code>

堅牢なエラー処理: メインスレッドとワーカーの両方に包括的なエラー処理を実装して、アプリケーションのクラッシュを防ぎ、デバッグを支援します。

エラー処理の例:

<code class="language-javascript">// Main thread error handling ...
// Worker thread error handling ...</code>

これらの技術により、Web Worker のパフォーマンスと信頼性が大幅に向上し、Web アプリケーションの応答性と効率が向上します。 ブラウザーの機能と新しいパターンの継続的な進化により、JavaScript の同時実行における最適化と革新の継続的な機会が確保されます。

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