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JavaScript Worker池实现教程

news 来源：原创 2025/8/22 13:34:22

JavaScript Worker池实现教程

Worker池是一种管理和复用Web Workers的有效方法，可以在不频繁创建和销毁Worker的情况下，充分利用多线程能力提升应用性能。下面我将详细介绍如何在JavaScript中实现一个功能完善的Worker池。

为什么需要Worker池？

Web Workers允许JavaScript代码在后台线程中运行，但频繁创建和销毁Worker会产生性能开销。通过Worker池，我们可以：

预先创建一定数量的Worker实例
按需分配任务给空闲Worker
管理任务队列和结果
提高资源利用效率

基本实现

// worker.js - Worker执行的代码
self.onmessage = function(e) {const { taskId, payload } = e.data;// 执行任务的逻辑const result = executeTask(payload);// 返回结果self.postMessage({taskId,result});
};function executeTask(payload) {// 这里是工作线程的实际逻辑// 示例：简单的计算任务if (payload.type === 'factorial') {return calculateFactorial(payload.number);} else if (payload.type === 'fibonacci') {return calculateFibonacci(payload.number);}return null;
}function calculateFactorial(n) {if (n === 0 || n === 1) return 1;let result = 1;for (let i = 2; i <= n; i++) {result *= i;}return result;
}function calculateFibonacci(n) {if (n <= 1) return n;let a = 0, b = 1;for (let i = 2; i <= n; i++) {const temp = a + b;a = b;b = temp;}return b;
}// workerPool.js - Worker池的主要实现
class WorkerPool {constructor(workerPath, size) {this.workerPath = workerPath;this.size = size;this.workers = [];this.availableWorkers = [];this.taskQueue = [];this.taskCallbacks = new Map();this.taskIdCounter = 0;this.init();}init() {// 创建指定数量的workerfor (let i = 0; i < this.size; i++) {const worker = new Worker(this.workerPath);worker.onmessage = (e) => {const { taskId, result } = e.data;// 调用对应任务的回调const { resolve } = this.taskCallbacks.get(taskId);this.taskCallbacks.delete(taskId);// 将worker标记为可用this.availableWorkers.push(worker);// 如果队列中有等待的任务，则分配给空闲workerthis.processQueue();// 完成任务的回调resolve(result);};worker.onerror = (error) => {console.error('Worker error:', error);};this.workers.push(worker);this.availableWorkers.push(worker);}}processQueue() {// 有等待的任务且有可用worker时执行任务if (this.taskQueue.length > 0 && this.availableWorkers.length > 0) {const task = this.taskQueue.shift();const worker = this.availableWorkers.pop();worker.postMessage(task);}}executeTask(payload) {return new Promise((resolve, reject) => {const taskId = this.taskIdCounter++;// 创建任务对象const task = {taskId,payload};// 存储任务回调this.taskCallbacks.set(taskId, { resolve, reject });// 如果有可用worker，直接分配任务if (this.availableWorkers.length > 0) {const worker = this.availableWorkers.pop();worker.postMessage(task);} else {// 否则将任务加入队列this.taskQueue.push(task);}});}terminate() {// 终止所有workerthis.workers.forEach(worker => worker.terminate());this.workers = [];this.availableWorkers = [];this.taskQueue = [];this.taskCallbacks.clear();}
}// 使用示例
const pool = new WorkerPool('worker.js', 4); // 创建包含4个worker的池// 使用worker池执行任务
async function runTasks() {console.time('Tasks execution');// 并行执行多个任务const results = await Promise.all([pool.executeTask({ type: 'factorial', number: 10 }),pool.executeTask({ type: 'fibonacci', number: 30 }),pool.executeTask({ type: 'factorial', number: 15 }),pool.executeTask({ type: 'fibonacci', number: 25 }),pool.executeTask({ type: 'factorial', number: 20 }),pool.executeTask({ type: 'fibonacci', number: 35 })]);console.log('All task results:', results);console.timeEnd('Tasks execution');
}runTasks().finally(() => {// 所有任务完成后，可以选择终止worker池// pool.terminate();
});

工作原理详解

初始化Worker池：
- 创建指定数量的Worker实例
- 将所有Worker加入可用Worker列表
任务调度：
- 每个任务分配唯一ID
- 任务提交后，检查是否有空闲Worker
- 如有空闲Worker，立即分配任务
- 如无空闲Worker，任务进入等待队列
任务执行：
- Worker接收任务并执行
- 完成后将结果和任务ID返回给主线程
- Worker重新加入可用Worker列表
结果处理：
- 通过Promise管理异步任务结果
- 任务完成时解析对应Promise

高级功能扩展

为使Worker池更实用，可考虑添加以下功能：

错误处理：捕获Worker内部错误并正确传递给Promise
动态扩缩容：根据负载动态调整Worker数量
优先级队列：支持任务优先级，重要任务优先执行
超时控制：为任务设置最大执行时间
状态监控：提供池使用率和性能统计

使用场景

Worker池特别适合以下场景：

频繁执行的CPU密集型计算
数据处理和分析
图像处理
复杂算法
需要保持界面响应性的应用

通过实现一个Worker池，您可以充分利用多核处理器的能力，提高应用性能，同时保持良好的资源管理。

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