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。