概述
Web Worker 是一项允许在浏览器后台线程中运行JavaScript的技术，它使得我们能够在不阻塞主线程（UI线程）的情况下执行耗时操作。Web Worker 使得在一个独立于Web应用程序主执行线程的后台线程中运行脚本操作成为可能。这样做的好处是可以在独立线程中执行费时的处理任务，使主线程（通常是UI线程）的运行不会被阻塞或放慢。
Web Worker 属于HTML规范的一部分，早在2009年就已提出草案，并在Firefox 3.5上首次实现。2012年发布的IE10也实现了Web Worker支持，标志着主流浏览器对该技术的全面支持。现代浏览器现已很好地支持Web Worker，对于少数不支持的浏览器，只需要提供简单的回退策略（如显示提示信息），Web Worker就可以安全地应用到前端业务中。
Web Worker规范主要包括两种类型：
DedicatedWorker简称Worker，是最早实现且支持最广泛的Web Worker类型，其线程只能与一个页面渲染进程进行绑定和通信，不能在多个标签页之间共享；SharedWorker可以在多个浏览器标签页中访问同一个Worker实例，能够实现多标签页共享数据、共享WebSocket连接等功能。值得注意的是，Safari已放弃支持SharedWorker，社区也在讨论是否继续支持该功能。
线程环境
页面内容渲染和用户交互主要由渲染进程中的主线程管理，众所周知的 Event Loop 也是主线程的一部分。JavaScript单线程执行虽然避免了多线程开发中的复杂场景（如竞态条件和死锁），但单线程的主要问题在于：主线程同步执行耗时过长时会阻塞用户交互和页面渲染。当长时间任务执行时，页面将无法更新，也无法响应用户的输入、点击、滚动等操作，如果阻塞时间过长，浏览器可能会显示"页面无响应"的提示。
Web Worker会创建操作系统级别的线程，Worker线程拥有独立的内存空间、消息队列、事件循环和调用栈。线程间通过 postMessage 进行通信，使得我们能够同时拥有多个函数调用栈并行处理任务。
主线程与Worker线程环境的对比如下表所示：
| 特性 | 主线程 | Worker线程 |
|---|---|---|
| 相同点 | ||
| JavaScript运行时 | ✓ 完整支持ECMAScript规范 | ✓ 完整支持ECMAScript规范 |
| 网络请求 | ✓ 支持XMLHttpRequest | ✓ 支持XMLHttpRequest |
| 位置和浏览器信息 | ✓ 包含只读Location和Navigator对象 | ✓ 包含只读Location和Navigator对象 |
| 计时器 | ✓ 支持setTimeout/setInterval | ✓ 支持setTimeout/setInterval |
| 网络通信 | ✓ 支持WebSocket | ✓ 支持WebSocket |
| 数据存储 | ✓ 支持IndexedDB | ✓ 支持IndexedDB |
| 不同点 | ||
| DOM操作 | ✓ 可以访问和操作DOM | ✗ 没有DOM API |
| 全局变量 | ✓ 可以访问window、document等 | ✗ 无法访问主线程的全局变量 |
| UI相关API | ✓ 可以调用alert()、confirm()等 | ✗ 不能调用UI相关的BOM API |
| 线程控制 | ✓ 可以创建和销毁Worker | ✗ 受主线程控制，但可通过close方法自行销毁 |
| 全局作用域 | window对象 | DedicatedWorkerGlobalScope |
线程间通信
Worker的线程间通信是通过postMessage方法实现的。
当使用 postMessage 发送消息时，会在接收线程创建一个 MessageEvent，传递的数据会添加到event.data 属性，然后触发该事件。MessageEvent 的回调函数进入消息队列，成为待执行的宏任务。因此，通过 postMessage 顺序发送的消息，在接收线程中会顺序执行回调函数。Worker 内部机制已经处理了实例化过程中可能出现的消息丢失问题。
主线程和 Worker 线程属于同一进程，可以访问和操作进程的内存空间。为降低多线程并发的复杂度，某些传输方式默认隔离了线程间的内存，相当于自动加锁。
目前有三种主要的通信方式：结构化克隆、可转移对象和共享数组缓冲区。
结构化克隆（Structured Clone）是 postMessage 的默认通信方式，它会复制一份线程A的JavaScript对象内存给线程B，线程B能获取和操作新复制的内存。Structured Clone 通过复制内存有效地隔离不同线程的内存，避免冲突，且支持灵活的对象数据结构。但在复制过程中，线程A需要同步执行对象序列化，线程B需要同步执行对象反序列化，如果对象规模过大，会占用大量线程时间。
可转移对象（Transferable Objects）提供了一种性能更高的方法来传递特定类型的对象。它将对象从一个上下文转移到另一个上下文，不进行任何复制操作，因此在传递大型数据集时能获得极大的性能提升。当你将一个 ArrayBuffer 对象从主应用转让到Worker中，原始的 ArrayBuffer 被清除且无法使用，其内容会完整无差地传递给 Worker 上下文。这种方法只能转让 ArrayBuffer 等规整的二进制数据。
共享数组缓冲区（Shared Array Buffer）提供共享内存机制，使线程 A 和线程 B 能同时访问和操作同一块内存空间，数据共享，无需传输过程。多个并行线程共享内存会产生竞争问题（Race Conditions），与前两种默认加锁的传输方式不同，SharedArrayBuffer 将并发控制的责任交给开发者，开发者需要使用 Atomics 来管理这块共享内存。
重要提示：过去有观点认为在 postMessage 前先对数据进行 JSON.stringify 处理会提高性能，但现在的研究表明直接使用 postMessage 的传输时间普遍比 JSON.stringify 更少。不再需要使用 JSON.stringify 预处理，因为 Structured Clone 内置的序列化/反序列化性能已经超过 JSON.stringify，且支持更多内置数据类型。
性能优化策略
减少主线程卡顿的常见方法是将任务异步化处理。例如，在播放动画时，可以将同步任务拆分为多个小于16ms的子任务，然后通过 requestAnimationFrame 在每一帧前执行一个子任务。然而，这种拆分方案存在诸多问题：并非所有JavaScript逻辑都适合拆分（如数组排序、树的递归查找等）；子任务粒度难以把控，在低性能设备上可能会超时；拆分的子任务不稳定，原子逻辑会随业务变化而变化。
Web Worker的核心价值在于将可能阻塞页面渲染的JavaScript任务迁移到Worker线程，减轻主线程负担，缩短渲染间隔，减少页面卡顿。Web Worker的多线程能力使得同步JavaScript任务的拆分变得简单，从宏观上将整个同步JavaScript任务异步化，不再需要寻找原子逻辑，设计上更加简单和可维护。
使用Worker时的性能提升 = 并行执行带来的提升 - 通信消耗的性能。在线程计算能力固定的情况下，要通过多线程提升更多性能，需要减少通信消耗。此外，主线程的 postMessage 会占用主线程同步执行，占用时间与数据传输方式和规模相关。为避免线程通信导致的主线程卡顿，需要选择合适的传输方式，并控制每个渲染周期内的数据传输规模。
Worker API
创建Worker非常简单，只需一行代码即可：
const myWorker = new Worker('worker.js')
线程间通信通过postMessage方法发送消息，并通过onmessage事件监听接收消息。当不再需要Worker时，可以通过myWorker.terminate()方法终止Worker线程。Chrome浏览器已完善支持Worker代码调试，开发者面板中的调试方式与主线程JavaScript一致，包括Console、断点、Performance、内存分析等功能，这使得Worker的开发和调试变得相对容易。
生态系统
现代前端开发通常采用模块化方式组织代码，使用Web Worker需要将模块源码构建为单一资源（worker.js）。Worker原生的 postMessage/onmessage 通信API使用起来不够便捷，复杂场景下往往需要进行通信封装和数据约定。社区提供了多种配套工具，主要解决Worker代码打包和Worker通信封装两个关键问题。
Webpack官方的worker-loader负责将Worker源码打包为单个chunk，并输出内嵌 new Worker()的函数，通过调用该函数实例化Worker。但它没有提供构建后的Worker资源URL，也不对通信方式做额外处理。
而GoogleChromeLabs提供的worker-plugin作为Webpack构建插件，支持Worker和SharedWorker的构建，无需入侵源码，通过解析源码中的 new Worker 和 new SharedWorker 语法自动完成JS资源的构建打包，并提供加载器功能：打包资源并返回资源URL，这一点比 worker-loader 更有优势。
同样来自GoogleChromeLabs的 comlink 基于ES6的 Proxy 能力，对 postMessage 进行封装，将跨线程的函数调用封装为 Promise 调用，大大简化了线程间通信，是一个非常实用的通信封装工具。
总结
使用Worker需要权衡成本与收益。Worker线程会占用系统资源，异步通信增加维护成本，多线程编程对前端工程师思维提出更高要求。在大多数场景下，Worker应作为常驻线程使用，优先复用已有线程，而不是频繁创建和销毁，这样可以避免额外的资源消耗。同时，需要控制Worker线程数量，因为Worker线程争取CPU计算资源时受限于CPU核心数，过多线程并不能线性提升性能，且每个Worker线程会有约1MB的固有内存消耗。
开发者需要深入理解多线程开发方式，控制线程间通信规模，减少线程间数据和状态依赖，理解Worker线程的工作机制。从现状看，Web Worker已经普遍可用，业界在业务和框架层面都有实践；从发展趋势看，Worker的多线程能力有望成为复杂前端项目的标配，在减少UI线程卡顿和充分利用计算机性能方面具有显著优势。随着Web应用复杂度不断提高，Web Worker将在前端性能优化中扮演越来越重要的角色。