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簡介
Web 開發(fā)中經(jīng)常會遇到性能的問題，尤其是針對當(dāng)今的 Web2.0 應(yīng)用。JavaScript 是當(dāng)今使用最為廣泛的 Web
開發(fā)語言，Web 應(yīng)用的性能問題很大一部分都是由程序員寫的 JavaScript 腳本性能不佳所造成的，里面包括了 JavaScript
語言本身的性能問題，以及其與 DOM 交互時的性能問題。本文主要來探討一下如何盡可能多的避免這類問題，從而最大限度的提高 Web 應(yīng)用的性能。
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JavaScript 性能調(diào)優(yōu)
JavaScript 語言由于它的單線程和解釋執(zhí)行的兩個特點，決定了它本身有很多地方有性能問題，所以可改進(jìn)的地方有不少。
eval 的問題：
比較下述代碼：
清單 1. eval 的問題
var reference = {}, props = “p1”;
eval(“reference.” + props + “=5”)
var reference = {}, props = “p1”;
reference[props] = 5
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有“eval”的代碼比沒有“eval”的代碼要慢上 100 倍以上。
主要原因是：JavaScript 代碼在執(zhí)行前會進(jìn)行類似“預(yù)編譯”的操作：首先會創(chuàng)建一個當(dāng)前執(zhí)行環(huán)境下的活動對象，并將那些用
var 申明的變量設(shè)置為活動對象的屬性，但是此時這些變量的賦值都是 undefined，并將那些以 function
定義的函數(shù)也添加為活動對象的屬性，而且它們的值正是函數(shù)的定義。但是，如果你使用了“eval”，則“eval”中的代碼（實際上為字符串）無法預(yù)先識
別其上下文，無法被提前解析和優(yōu)化，即無法進(jìn)行預(yù)編譯的操作。所以，其性能也會大幅度降低。
Function 的用法：
比較下述代碼：
清單 2. function 的用法
var func1 = new Function(“return arguments[0] + arguments[1]”);
func1(10, 20);
var func2 = function(){ return arguments[0] + arguments[1] };
func2(10, 20);
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這里類似之前提到的“eval”方法，這里“func1”的效率會比“func2”的效率差很多，所以推薦使用第二種方式。
函數(shù)的作用域鏈（scope chain）：
JavaScript 代碼解釋執(zhí)行，在進(jìn)入函數(shù)內(nèi)部時，它會預(yù)先分析當(dāng)前的變量，并將這些變量歸入不同的層級（level），一般情況下：
局部變量放入層級 1（淺），全局變量放入層級 2（深）。如果進(jìn)入“with”或“try – catch”代碼塊，則會增加新的層級，即將“with”或“catch”里的變量放入最淺層（層 1），并將之前的層級依次加深。
參考如下代碼：
清單 3. 函數(shù)作用域鏈
var myObj = … ..
… ..
function process(){
var images = document.getElementsByTagName("img"),
widget = document.getElementsByTagName("input"),
combination = [];
for(var i = 0; i < images.length; i++){
combination.push(combine(images[i], widget[2*i]));
}
myObj.container.property1 = combination[0];
myObj.container.property2 = combination[combination.length-1];
}
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這里我們可以看到，“images”，“widget”，“combination”屬于局部變量，在層 1?！癲ocument”，“myObj”屬于全局變量，在層 2。
變量所在的層越淺，訪問（讀取或修改）速度越快，層越深，訪問速度越慢。所以這里對“images”，“widget”，“combination”的訪問速度比“document”，“myObj”要快一些。所以推薦盡量使用局部變量，可見如下代碼：
清單 4. 使用局部變量
var myObj = … ..
… ..
function process(){
var doc = document;
var images = doc.getElementsByTagName("img"),
widget = doc.getElementsByTagName("input"),
combination = [];
for(var i = 0; i < images.length; i++){
combination.push(combine(images[i], widget[2*i]));
}
myObj.container.property1 = combination[0];
myObj.container.property2 = combination[combination.length-1];
}
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我們用局部變量“doc”取代全局變量“document”，這樣可以改進(jìn)性能，尤其是對于大量使用全局變量的函數(shù)里面。
再看如下代碼：
清單 5. 慎用 with
var myObj = … ..
… ..
function process(){
var doc = document;
var images = doc.getElementsByTagName("img"),
widget = doc.getElementsByTagName("input"),
combination = [];
for(var i = 0; i < images.length; i++){
combination.push(combine(images[i], widget[2*i]));
}
with (myObj.container) {
property1 = combination[0];
property2 = combination[combination.length-1];
}
}
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加上“with”關(guān)鍵字，我們讓代碼更加簡潔清晰了，但是這樣做性能會受影響。正如之前說的，當(dāng)我們進(jìn)入“with”代碼塊時，“combination”便從原來的層 1 變到了層 2，這樣，效率會大打折扣。所以比較一下，還是使用原來的代碼：
清單 6. 改進(jìn) with
var myObj = … ..
… ..
function process(){
var doc = document;
var images = doc.getElementsByTagName("img"),
widget = doc.getElementsByTagName("input"),
combination = [];
for(var i = 0; i < images.length; i++){
combination.push(combine(images[i], widget[2*i]));
}
myObj.container.property1 = combination[0];
myObj.container.property2 = combination[combination.length-1];
}
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但是這樣并不是最好的方式，JavaScript 有個特點，對于 object 對象來說，其屬性訪問層級越深，效率越低，比如這里的“myObj”已經(jīng)訪問到了第 3 層，我們可以這樣改進(jìn)一下：
清單 7. 縮小對象訪問層級
var myObj = … ..
… ..
function process(){
var doc = document;
var images = doc.getElementsByTagName("img"),
widget = doc.getElementsByTagName("input"),
combination = [];
for(var i = 0; i < images.length; i++){
combination.push(combine(images[i], widget[2*i]));
}
var ctn = myObj.container;
ctn.property1 = combination[0];
ctn.property2 = combination[combination.length-1];
}
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我們用局部變量來代替“myObj”的第 2 層的“container”對象。如果有大量的這種對對象深層屬性的訪問，可以參照以上方式提高性能。
字符串（String）相關(guān)
字符串拼接
經(jīng)?？吹竭@樣的代碼：
清單 8. 字符串簡單拼接
這是我們拼接字符串常用的方式，但是這種方式會有一些臨時變量的創(chuàng)建和銷毀，影響性能，所以推薦使用如下方式拼接：
清單 9. 字符串?dāng)?shù)組方式拼接
var str_array = [];
str_array.push(“str1”);
str_array.push(“str2”);
str = str_array.join(“”);
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這里我們利用數(shù)組（array）的“join”方法實現(xiàn)字符串的拼接，尤其是程序的老版本的 Internet Explore（IE6）上運行時，會有非常明顯的性能上的改進(jìn)。
當(dāng)然，最新的瀏覽器（如火狐 Firefox3+，IE8+ 等等）對字符串的拼接做了優(yōu)化，我們也可以這樣寫：
清單 10. 字符串快速拼接
str +=“str1”
str +=“str2”
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新的瀏覽器對“+=”做了優(yōu)化，性能略快于數(shù)組的“join”方法。在不久的將來更新版本瀏覽器可能對“+”也會做優(yōu)化，所以那時我們可以直接寫：str += “str1” + “str2”。
隱式類型轉(zhuǎn)換
參考如下代碼：
清單 11. 隱式類型轉(zhuǎn)換
var str = “12345678”, arr = [];
for(var i = 0; i <= s.length; i++){
arr.push( str.charAt(i));
}
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這里我們在每個循環(huán)時都會調(diào)用字符串的“charAt”方法，但是由于我們是將常量“12345678”賦值給“str”，所以“str”
這里事實上并不是一個字符串對象，當(dāng)它每次調(diào)用“charAt”函數(shù)時，都會臨時構(gòu)造值為“12345678”的字符串對象，然后調(diào)用“charAt”方
法，最后再釋放這個字符串臨時對象。我們可以做一些改進(jìn)：
清單 12. 避免隱式類型轉(zhuǎn)換
var str = new Stirng(“12345678”), arr = [];
for(var i = 0; i <= s.length; i++){
arr.push( str.charAt(i));
}
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這樣一來，變量“str”作為一個字符串對象，就不會有這種隱式類型轉(zhuǎn)換的過程了，這樣一來，效率會顯著提高。
字符串匹配
JavaScript 有 RegExp
對象，支持對字符串的正則表達(dá)式匹配。是一個很好的工具，但是它的性能并不是非常理想。相反，字符串對象（String）本身的一些基本方法的效率是非常
高的，比如“substring”，“indexOf”，“charAt”等等，在我們需要用正則表達(dá)式匹配字符串時，可以考慮一下：
-
是否能夠通過字符串對象本身支持的基本方法解決問題。
-
是否可以通過“substring”來縮小需要用正則表達(dá)式的范圍。
這些方式都能夠有效的提高程序的效率。
關(guān)于正則表達(dá)式對象，還有一點需要注意，參考如下代碼：
清單 13. 正則表達(dá)式
for(var i = 0; i <= str_array.length; i++){
if(str_array[i].match(/^s*extra\s/)){
……………………
}
}
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這里，我們往“match”方法傳入“/^s*extra\s/”是會影響效率的，它會構(gòu)建臨時值為“/^s*extra\s/”的正則表達(dá)式對象，執(zhí)行“match”方法，然后銷毀臨時的正則表達(dá)式對象。我們可以這樣做：
清單 14. 利用變量
var sExpr = /^s*extra\s/;
for(var i = 0; i <= str_array.length; i++){
if(str_array[i].match(sExpr)){
……………………
}
}
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這樣就不會有臨時對象了。
setTimeout 和 setInterval
“setTimeout”和“setInterval”這兩個函數(shù)可以接受字符串變量，但是會帶來和之前談到的“eval”類似的性能問題，所以建議還是直接傳入函數(shù)對象本身。
利用提前退出
參考如下兩段代碼：
清單 15. 利用提前退出
// 代碼 1
var name = … .;
var source = …… ;
if(source.match(/ …… /)){
……………………………
}
// 代碼 2
var name = … .;
var source = …… ;
if(name.indexOf( … ) &&source.match(/ …… /)){
……………………………
}
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代碼 2 多了一個對“name.indexOf( …
)”的判斷，這使得程序每次走到這一段時會先執(zhí)行“indexOf”的判斷，再執(zhí)行后面的“match”，在“indexOf”比“match”效率高很
多的前提下，這樣做會減少“match”的執(zhí)行次數(shù)，從而一定程度的提高效率。
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DOM 操作性能調(diào)優(yōu)
JavaScript 的開發(fā)離不開 DOM 的操作，所以對 DOM 操作的性能調(diào)優(yōu)在 Web 開發(fā)中也是非常重要的。
Repaint 和 Reflow
Repaint 也叫 Redraw，它指的是一種不會影響當(dāng)前 DOM 的結(jié)構(gòu)和布局的一種重繪動作。如下動作會產(chǎn)生 Repaint 動作：
-
不可見到可見（visibility 樣式屬性）
-
顏色或圖片變化（background, border-color, color 樣式屬性）
-
不改變頁面元素大小，形狀和位置，但改變其外觀的變化
Reflow 比起 Repaint 來講就是一種更加顯著的變化了。它主要發(fā)生在 DOM 樹被操作的時候，任何改變 DOM
的結(jié)構(gòu)和布局都會產(chǎn)生 Reflow。但一個元素的 Reflow 操作發(fā)生時，它的所有父元素和子元素都會放生 Reflow，最后 Reflow
必然會導(dǎo)致 Repaint 的產(chǎn)生。舉例說明，如下動作會產(chǎn)生 Repaint 動作：
-
瀏覽器窗口的變化
-
DOM 節(jié)點的添加刪除操作
-
一些改變頁面元素大小，形狀和位置的操作的觸發(fā)
減少 Reflow
通過 Reflow 和 Repaint 的介紹可知，每次 Reflow 比其 Repaint 會帶來更多的資源消耗，我們應(yīng)該盡量減少 Reflow 的發(fā)生，或者將其轉(zhuǎn)化為只會觸發(fā) Repaint 操作的代碼。
參考如下代碼：
清單 16. reflow 介紹
var pDiv = document.createElement(“div”);
document.body.appendChild(pDiv);----- reflow
var cDiv1 = document.createElement(“div”);
var cDiv2 = document.createElement(“div”);
pDiv.appendChild(cDiv1);----- reflow
pDiv.appendChild(cDiv2);----- reflow
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這是我們經(jīng)常接觸的代碼了，但是這段代碼會產(chǎn)生 3 次 reflow。再看如下代碼：
清單 17. 減少 reflow
var pDiv = document.createElement(“div”);
var cDiv1 = document.createElement(“div”);
var cDiv2 = document.createElement(“div”);
pDiv.appendChild(cDiv1);
pDiv.appendChild(cDiv2);
document.body.appendChild(pDiv);----- reflow
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這里便只有一次 reflow，所以我們推薦這種 DOM 節(jié)點操作的方式。
關(guān)于上述較少 Reflow 操作的解決方案，還有一種可以參考的模式：
清單 18. 利用 display 減少 reflow
var pDiv = document.getElementById(“parent”);
pDiv.style.display = “none”----- reflow
pDiv.appendChild(cDiv1);
pDiv.appendChild(cDiv2);
pDiv.appendChild(cDiv3);
pDiv.appendChild(cDiv4);
pDiv.appendChild(cDiv5);
pDiv.style.width = “100px”;
pDiv.style.height = “100px”;
pDiv.style.display = “block”----- reflow
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先隱藏 pDiv，再顯示，這樣，隱藏和顯示之間的操作便不會產(chǎn)生任何的 Reflow，提高了效率。
特殊測量屬性和方法
DOM 元素里面有一些特殊的測量屬性的訪問和方法的調(diào)用，也會觸發(fā) Reflow，比較典型的就是“offsetWidth”屬性和“getComputedStyle”方法。
圖 1. 特殊測量屬性和方法
這些測量屬性和方法大致有這些：
-
offsetLeft
-
offsetTop
-
offsetHeight
-
offsetWidth
-
scrollTop/Left/Width/Height
-
clientTop/Left/Width/Height
-
getComputedStyle()
-
currentStyle(in IE))
這些屬性和方法的訪問和調(diào)用，都會觸發(fā) Reflow 的產(chǎn)生，我們應(yīng)該盡量減少對這些屬性和方法的訪問和調(diào)用，參考如下代碼：
清單 19. 特殊測量屬性
var pe = document.getElementById(“pos_element”);
var result = document.getElementById(“result_element”);
var pOffsetWidth = pe.offsetWidth;
result.children[0].style.width = pOffsetWidth;
result.children[1].style.width = pOffsetWidth;
result.children[2].style.width = pOffsetWidth;
…………其他修改…………
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這里我們可以用臨時變量將“offsetWidth”的值緩存起來，這樣就不用每次訪問“offsetWidth”屬性。這種方式在循環(huán)里面非常適用，可以極大地提高性能。
樣式相關(guān)
我們肯定經(jīng)常見到如下的代碼：
清單 20. 樣式相關(guān)
var sElement = document.getElementById(“pos_element”);
sElement.style.border = ‘ 1px solid red ’
sElement.style.backgroundColor = ‘ silver ’
sElement.style.padding = ‘ 2px 3px ’
sElement.style.marginLeft = ‘ 5px ’
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但是可以看到，這里的每一個樣式的改變，都會產(chǎn)生 Reflow。需要減少這種情況的發(fā)生，我們可以這樣做：
解決方案 1：
清單 21. className 解決方案
.class1 {
border: ‘ 1px solid red ’
background-color: ‘ silver ’
padding: ‘ 2px 3px ’
margin-left: ‘ 5px ’
}
document.getElementById(“pos_element”).className = ‘class1’ ;
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用 class 替代 style，可以將原有的所有 Reflow 或 Repaint 的次數(shù)都縮減到一個。
解決方案 2：
清單 22. cssText 解決方案
var sElement = document.getElementById(“pos_element”);
var newStyle = ‘ border: 1px solid red; ’ + ‘ background-color: silver; ’ +
‘ padding: 2px 3px; ’ + “margin-left: 5px;”
sElement.style.cssText += newStyle;
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一次性設(shè)置所有樣式，也是減少 Reflow 提高性能的方法。
XPath
一個頁面上往往包含 1000 多頁面元素，在定位具體元素的時候，往往需要一定的時間。如果用 id 或 name
定位可能效率不會太慢，如果用元素的一些其他屬性（比如 className
等等）定位，可能效率有不理想了。有的可能只能通過遍歷所有元素（getElementsByTagName）然后過濾才能找到相應(yīng)元素，這就更加低效
了，這里我們推薦使用 XPath 查找元素，這是很多瀏覽器本身支持的功能。
清單 23. XPath 解決方案
if(document.evaluate){
var tblHeaders = document.evaluate(“//body/div/table//th”);
var result = tblHeaders.iterateNext();
while(result) {
result.style.border = “1px dotted blue”;
result ………………
result = xpathResult.iterateNext();
}
} else{ //getElementsByTagName() ……
// 處理瀏覽器不支持 XPath 的情況
………………………………
}
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瀏覽器 XPath 的搜索引擎會優(yōu)化搜索效率，大大縮短結(jié)果返回時間。
HTMLCollection 對象
這是一類特殊的對象，它們有點像數(shù)組，但不完全是數(shù)組。下述方法的返回值一般都是 HTMLCollection 對象：
-
document.images, document.forms
-
getElementsByTagName()
-
getElementsByClassName()
這些 HTMLCollection 對象并不是一個固定的值，而是一個動態(tài)的結(jié)果。它們是一些比較特殊的查詢的返回值，在如下情況下，它們會重新執(zhí)行之前的查詢而得到新的返回值（查詢結(jié)果），雖然多數(shù)情況下會和前一次或幾次的返回值都一樣：
所以，HTMLCollection 對象對這些屬性和成員的訪問，比起數(shù)組來要慢很多。當(dāng)然也有例外，Opera 和 Safari 對這種情況就處理的很好，不會有太大性能問題。
參考如下代碼：
清單 24. HTMLConnection 對象
var items = [“test1”, “test2”, “test3”, ……………… ];
for(var i = 0; i < items.length; i++){
………………………………
}
var items = document.getElementsByTagName(“div”);
for(var i = 0; i < items.length; i++){
…………………………………… .
}
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上述兩端代碼，下面的效率比起上面一段要慢很多，因為每一個循環(huán)都會有“items.length”的觸發(fā)，也就會導(dǎo)致“document.getElementsByTagName(..)”方法的再次調(diào)用，這便是效率便會大幅度下降的原因。我們可以這樣解決：
清單 25. HTMLConnection 對象解決方案
var items = document.getElementsByTagName(“div”);
var len = items.length
for(var i = 0; i < len; i++){
…………………………………… .
}
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這樣一來，效率基本與普通數(shù)組一樣。
動態(tài)創(chuàng)建 script 標(biāo)簽
加載并執(zhí)行一段 JavaScript 腳本是需要一定時間的，在我們的程序中，有時候有些 JavaScript
腳本被加載后基本沒有被使用過 （比如：腳本里的函數(shù)從來沒有被調(diào)用等等）。加載這些腳本只會占用 CPU 時間和增加內(nèi)存消耗，降低 Web
應(yīng)用的性能。所以推薦動態(tài)的加載 JavaScript 腳本文件，尤其是那些內(nèi)容較多，消耗資源較大的腳本文件。
清單 26. 創(chuàng)建 script 標(biāo)簽
if(needXHR){
document.write(“<script type= ’ test\/JavaScript ’ src= 'dojo_xhr.js' >”);
}
if(dojo.isIE){
document.write(“<script type= ’ test\/JavaScript ’ src= 'vml.js' >”);
}
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結(jié)束語
這篇文章介紹了 Web 開發(fā)中關(guān)于性能方面需要注意的一些小細(xì)節(jié)，從 JavaScript 本身著手，介紹了 JavaScript
中需要避免的一些函數(shù)的使用和編程規(guī)則，比如 eval 的弊端，function scope chain 以及 String
的用法等等，也分享了一些比較推薦的做法，并擴展到 JavaScript 對 DOM 操作的性能調(diào)優(yōu)，比如利用 Repaint 和 Reflow
的機制，如何使用特殊測量屬性，樣式相關(guān)的性能調(diào)優(yōu)以及 HTMLCollection
對象的原理和使用小技巧。這些小細(xì)節(jié)我們可以在開發(fā)過程中盡量注意一下，以盡可能多的提高我們 Web 應(yīng)用的性能。
參考資料
學(xué)習(xí)
-
JavaScript wiki：一個共享 JavaScript 開發(fā)知識的網(wǎng)站，提供很多 JavaScript 的實例和解釋。
-
JavsScript 資源網(wǎng)站：提供了很多 JavaScript 的開發(fā)相關(guān)資源，許多不錯的文章以及一些經(jīng)典實例。
- “JavaScript 開發(fā)工具包”（developerWorks，2010 年 3 月）：JavaScript 開發(fā)工具包
- “編寫更加通用的 JavaScript”（developerWorks，2011 年 2 月）：作者以網(wǎng)頁中常見的下拉列表的實現(xiàn)為例，介紹了一種讓 JavaScript 變得更加通用的方法：編寫 JavaScript 組件。
- “使用 JSLint 保證 JavaScript 代碼質(zhì)量”
（developerWorks，2011 年 5 月）：隨著富 Web 前端應(yīng)用的出現(xiàn)，開發(fā)人員不得不重新審視并重視 JavaScript
語言的能力和使用，拋棄過去那種只靠“復(fù)制 / 粘貼”常用腳本完成簡單前端任務(wù)的模式。JavaScript
語言本身是一種弱類型腳本語言，具有相對于 C++ 或 Java
語言更為松散的限制，一切以函數(shù)為中心的函數(shù)式編程思想也為開發(fā)人員提供了更加靈活的語法實現(xiàn)。然而，這種靈活性在帶來高效的同時，也成為初學(xué)或者經(jīng)驗不
足的 JavaScript 開發(fā)人員的噩夢。形式各異的代碼風(fēng)格、隱含錯誤的代碼行為，嚴(yán)重影響了整體代碼的可讀性和穩(wěn)定性，成為 Web
項目中最為常見問題之一。
- “JavaScript 工作線程實現(xiàn)方式”
（developerWorks，2011 年 5 月）：隨著 Ajax
應(yīng)用的流行，瀏覽器所承擔(dān)的職責(zé)也越來越多。一些原來由服務(wù)器端執(zhí)行的計算操作也被遷移到瀏覽器端來執(zhí)行。通過 JavaScript
工作線程，可以在不影響頁面本身運行的情況下，在后臺運行耗時的任務(wù)。本文詳細(xì)了 JavaScript 工作線程的三種實現(xiàn)方式：使用
setTimeout()、Google Gears 和 Web Worker。
-
developerWorks Web development
專區(qū)：通過專門關(guān)于 Web 技術(shù)的文章和教程，擴展您在網(wǎng)站開發(fā)方面的技能。
-
developerWorks Ajax 資源中心：這是有關(guān) Ajax 編程模型信息的一站式中心，包括很多文檔、教程、論壇、blog、wiki 和新聞。任何 Ajax 的新信息都能在這里找到。
-
developerWorks Web 2.0 資源中心，這是有關(guān) Web 2.0 相關(guān)信息的一站式中心，包括大量 Web 2.0 技術(shù)文章、教程、下載和相關(guān)技術(shù)資源。您還可以通過 Web 2.0 新手入門 欄目，迅速了解 Web 2.0 的相關(guān)概念。
- 查看 HTML5 專題，了解更多和 HTML5 相關(guān)的知識和動向。
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