Web WorkerとComlinkとスレッドと非同期と

ブラウザで画像ファイルのリサイズ処理の続きです。


※勘違い&間違ってるところがあろうかと思います。注意喚起

Webブラウザではよく非同期処理を行いますよね。
ほらよくJavaScriptってシングルスレッドだよ、っていうじゃないですか。
つい最近まで非同期処理はスレッドを起こしているんだ!って勘違いしてまして・・・お恥ずかしゅうございます。

ブラウザのJavaScriptでもWeb Workerを使って、手軽にマルチスレッドできるじゃないですか?スレッドを使うのはC#と同じで超メンドクサイっていうイメージがあるので、敢えて避けていたんですが・・・流石にそうもいってられなくて手を付けてみよう!と思ったんですぅ。

ま、でもいきなり実戦投入するのは流石に怖いので・・・ ちょっと前にこのブログにも書いた「ブラウザで画像ファイルのリサイズ処理」のWeb Worker版を書くことにしました。まぁ、勉強のつもり。

以前の記事の、resize.image.js を書き換えて、画像の読み込み、リサイズ処理を Web Workerを使って別スレッドに処理を投げよう、とこういうわけです。

注意しないといけないのは、Web WorkerからDOMに関係するオブジェクトへのアクセスは一切できないところ。メインスレッドでのグローバルスコープとしてwindowが登録?されていますが、worker内ではそもそもwindowオブジェクトがありませんし。そのかわりwindow.consoleとかwindow.setTimeoutとかのいくつかの関数は worker内のグローバルスコープに登録されています。

ですが、実験機能として、Canvasオブジェクトに transferControlToOffscreenというメソッドChrome/Edgeのみに実装されてまして、このオフスクリーンキャンバスはWeb Worker内でアレヤコレヤできるみたいです。(OffscreenCanvasはメモリ内のみに存在できる表示できないCanvasみたいな感じ?)
特定ブラウザに依存してしまうのは不本意ですが、いずれほかのブラウザFireFox,Safari等へ実装されることを期待しましょう😅

Web Worker自体は window.postMessageメソッド/onMessageイベントと同じような仕組みでデータをやりとりします。が、こういうめんどくさい処理を代行してメインスレッドから透過的に非同期処理と同じような感覚でWeb Workerを扱えるようにしてくれる、Comlink というライブラリがGoogleの開発者によって公開されています。たぶん、Web Worker を使う場合は実質的にこのComlinkというライブラリを使っていくのがスタンダードなやり方になるんだろうと思います。


Comlink
Comlink makes WebWorkers enjoyable. Comlink is a tiny library (1.1kB), that removes the mental barrier of thinking about postMessage and hides the fact that you are working with workers.


Comlinkは・・・worker側でオブジェクトやクラスや関数をメインスレッド側に公開 Comlink.expose(x) し、メインスレッド側で new Workerされた Workerオブジェクトを Comlink.wrap(w) することで、worker側で公開されたオブジェクトやクラスや関数をメインスレッド側から利用できるようにするライブラリで、postMessageメソッド/onMessageイベントなどを意識しないコーディングができるので非常に便利です。
通常のWorkerのほかにもSharedWorker/ServiceWorkerにも対応しています。使い方も上記 githubにあるサンプルコードを読めば書き方は分かると思います。

githubからzipファイルをダウンロードするのもいいのですが、nodejs/npmでインストールするのが簡単なので・・・

>> npm i comlink

comlink/dist/{esm,umd} 以下に ロードするファイルがありますのでこれらを import文で読み込む場合は dist/esm以下のディレクトリ、また、Web Workerに処理させる worker.js内では dist/umd 以下のファイルをimportScripts関数でロードするようです。この辺、ちゃんと勉強していないので、正直よくわからん。

【↓の説明のデモ】 chrome/edgeのみ
※説明では upload.php で送信するようになってますが、このデモでは選択したローカルの画像は、一切送信されないように若干修正しています。

まずは、resize.image.js を以下のように修正します。
このファイルの大部分は worker.js に移動させ、このresize.image.js自体は Web Workerに処理を投げるためだけのプロキシー的な役割に変更しました。要は、DOM要素のCanvasオブジェクトを作って、このオブジェクトからOffScreenCanvasを取得し、[input type=”file”] から得られる Fileオブジェクトともに画像リサイズ処理を担う worker.js に渡します。
この際、Fileオブジェクトはそのまま渡せるのですが、OffscreenCanvasはComlink.transferメソッドでラップして渡します。そのまま渡すとエラーになるみたい。

Web Worker側に値を渡す場合、すべてディープコピーされて渡されます。https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/Worker/postMessage や、https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/Web_Workers_API/Structured_clone_algorithm を参照。

この他にも Transferableインターフェイスを実装されているオブジェクトも渡せるようです。このあたりは、MDNサイトのドキュメントを参照

Comlinkは、こういった postMessage/onMessageイベントでのやりとりを、通常のメソッドをコールするような感じでworker側に処理を行わせる事ができるようにしてくれていますので、手順さえ踏めば、非常に簡単に Web Workerを扱えるようになります。

そして、肝心の worker.js です。
前に書いたリサイズの処理は web worker では使えません。以前は new ImageとしてDOMのImageオブジェクトを作成して Canvas APIでゴニョゴニョしてましたが、Web Worker ではそもそも DOMのImageオブジェクトが使えません。
どうするかというと、createImageBitmap関数を使います。これは DOM要素のwindowオブジェクトにもありますし、Web Workerでの グローバルスコープにも登録されているので、この関数に Fileオブジェクトをそのまま放り込んでOffscreenCanvasで使用できる画像を生成します。

これらを以前と同じようにスクリプトから上記のresize.image.js をimportして使用します。

【デモページ】 chrome/edgeのみ
※このデモでは選択したローカルの画像は、一切送信されないように修正しています。

F12キーで開発ツールを表示させ、デバッグすると、確かに スレッドが作られています。

画像一つのリサイズ処理であればあまりメリットを感じませんが、複数の画像処理が走りつつ、メインスレッドでUI処理が走っている場合にメリットを感じるケースもあるかと思います。以前書いた、JSONデータをダウンロードしてエクセル出力する、という一連のフローを Web Workerでスレッド化することも可能かも、まだ試していませんが・・・。

ウェブ上のゲームとか、重い計算処理をメインスレッド以外のスレッドでやればメリットは大きいのではないかと思います。エントリPCであっても CPUコアが4つ以上詰んでるのはザラにありますしね・・・。

今更ながら Visual Studio Code でデバッグ環境構築

2年ぐらいかかっていた業務用のウェブシステムのリプレース案件がこの夏ようやく完了。
なんせ仕様調査からシステム構築、デザイン、データベース設計、コーディングをたった一人でやって(web系が分かる人が僕しかいいない環境なので・・・)、前のシステムにあった訳の分からない仕様を撲滅しつつ、妥協できるところは妥協し、譲れないところは譲らず我を通したせいで文句を言われつつ、自分にとってなんとか納得のいくものができたつもり。
幸いなことに、使っているユーザーさんから、前より使いやすくなった、との声をもらえたのでそれだけでもよかったかな、と思います。
あとは営業さんがユーザーさんに簡単な講習会をやって終わり・・・という段階になってやっと強烈なストレスから解放されました。

前置きはともかく・・・

ちょっと時間が空いてきたので、前から興味があった Visual Studio Codeを触ってみよう、と思いいろいろ調べてある程度のデバッグ環境を構築できてきました。そもそもVisual Studio Codeを使ってみようと思ったきっかけは・・・

  • C#やC++で一つのファイルで完結してしまうような小さいコンソールプログラムをたまに書くけど・・・簡単なデバッグ環境が欲しい
  • msbuildとか要らん!そもそも XML は好かん。 nmakeで必要十分だし書くの慣れてる。
  • Visual Studio 2019のIDEを使えば手っ取り早いんだけど・・・おいらのPC環境のせいかどうか分からないが、エディタのフォント表示が異常に汚い(ガタガタ)
  • Visual Studio 2019のIDEを使うほど大したコードを書くわけじゃないし、何より動作が重いし、キーバインドが慣れない
  • 拡張機能でvimのキーバインドがほぼ完璧に再現できるみたい?

早速インストールし、必要そうな拡張機能を入れて使いだしたんだけど、問題が発生。
ターミナル>ビルドタスクの実行を行うと・・・cl.exe、csc.exe、link.exe などのツールへのPATH設定や環境変数などが定義されていないのでエラーに!

普段、c++やc#のコードをビルドするとき、Visual Studio 2019をインストールした時に入る、vcvars64.bat というBATファイルをコンソールウィンドウから実行することで Visual Studio 2019のビルドツールを使えるようにしてたんですが・・・はて・・・ターミナルの設定はどうすればいいのか・・・考えたあげく、下記のような コマンドファイルを作ってこれを setting.json の Terminal.Integrated.Profiles というキーに入れた。

REM ------------------
REM vs2019t.cmd
REM ------------------
@ECHO OFF
CALL "C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\2019\Community\VC\Auxiliary\Build\vcvars64.bat"
%comspec% %*

visual studio 2019のコンソール環境用にterminalのprofileを一つ追加。

下記のように デフォルトのプロファイルとして設定した。

ホントは知らないだけで、もっとスマートな方法があるのかもしれん!
結構ググったんだけど見つけられなかった。。。

で、実際のデバッグ環境としてはかなり良くなった!

ターミナル>既定のビルドタスクの構成からtasks.jsonを作成してビルド方法を書くみたいだけど、一つのファイルをデバッグしたい場合は、cl.exe/csc.exeとかのコマンドを設定して、
複数のファイルがある場合は、nmakeかmsbuildとかにした方が効率がいいかもしれない。
tasks.jsonのテンプレートをいくつか用意しておいた方がいいかもしれん。

vscode/tasks.json テンプレ

.vscode/launch.json テンプレ

JSONデータをExcelファイルに展開したい、ブラウザで。

2021年7月31日 修正
babelの設定を書き忘れてた!package.jsonにbabelの設定を追加。


これの続編

サーバーで処理させるよりデータだけをWeb APIで引っ張ってきてブラウザ上のJavaScriptで処理しよう、っていうのがここ最近のトレンドだと思います。そのための環境は整ってきました。

また、InternetExplorerがやっとWindowsから取り除かれることがアナウンスされていました。なくなりはしませんが、完全にオプション扱いになるみたい? 日本のWeb環境の進歩を実質止めてきた(邪魔してきた)レガシーが無くなる予定。
Internet Explorer は Microsoft Edge へ – Windows 10 の Internet Explorer 11 デスクトップアプリは 2022 年 6 月 15 日にサポート終了

ここ最近、業務系のウェブシステムでExcelをあーだこーだしろ、っていうのが急に増えてきてまして・・・たぶん昔動かしていたAccessアプリケーションを単純にWebへ・・・という流れなんでしょうかね?

で・・・Webサーバー(LAMP)でPHP-Excel(PHP-Spreadsheet)使ってエクセルファイルを処理させると滅茶苦茶メモリ食いませんか?
数年前に少し試してみたんですが、通常業務で利用するぐらいの行数(列数)でもメモリ不足でエラーでるわ、処理が遅くて使いもんにならんわ、で使っていくのを速攻で止めました。
(PHPじゃなくてJavaとかだと速いのかもしれんが、Javaは難易度が高すぎるし、そもそもLAMPを主戦場にしている仕事環境なので。)

さて、ちょっと前に Excelファイルを読み書きする SheetJS っていうのをネタに備忘録として書いたけど、SheetJSは Pro版じゃないと(有料)、スタイルなど文字の大きさとかフォントの指定だとかは扱えません。実質、既存のExcelのデータを読むだけになると思います。まぁPro版買えって話なんですけど。

で、良い感じにブラウザでカンタンにきれいなExcel帳票を作れないかなぁ・・・といろいろ githubとか漁ってたら、XLSX-Rendererっていうのを見つけました。簡単に言うと、WORDでいうところの差し込み印刷のように、テンプレートのExcelファイルにデータを差し込んでExcelファイルを作ってくれる。
XLSX-Renderer自体は ExcelJS というnodeモジュールを使用しているみたい。

XLSX-Renderer
https://github.com/Siemienik/XToolset/tree/master/packages/xlsx-renderer

まぁ、いつもの如く中身はよく分かんねーけど一度試してみました。今回もその備忘録です。
【動作デモはこちらから】

開発環境としてnodejsとnpmが使える環境が大前提です。
また、モダンなJavaScriptの知識( Promise,await/async,thenなど)と、必要であれば、BabelJSなどのカンタンな使い方を知っている人向けです。じゃないとワケワカメになると思います。ご了承のほど。

システムにbrowserify,uglify-jsをインストール

>> sudo npm install -g browserify
>> sudo npm install -g uglify-js

説明するまでもないとは思いますが、browserifyはnodejsモジュールをブラウザで利用できるようにワンパッケージにしてくれるコマンド。uglifyjsはminifyするため。詳しくは知らない。手順だけ知っておけばいい。理屈は後回し。フロントエンド周りに詳しい人は webpack とかいろいろ方法はあるとは思いますが、僕はこれしか知らないので💦

まず、下記のようなテンプレートとなるExcelファイルを作ります。(テンプレートExcelファイル

このExcelファイルに、データをぶち込みたいところへ、#から始まる命令コマンドをセルに埋め込んでいく、という感じ。自分でセルを埋め込むメソッドをチマチマコーディングするより圧倒的にラクできる感じ。
#! FOR_EACH 命令を使えば、配列をぶち込める。

要は MVCモデルの View の出力先を エクセルファイルにしている感じでしょうか。同様に、DOCX-Renderer とか PDF-Renderer ってのも作ってほしいよ(笑)

次に本題の処理する部分をコーディングします。

扱いやすいように、僕はグローバル関数を(windowオブジェクトのプロパティとして)定義してコールするようしました。このあたりはどういう処理を行わせるかによって実装方法は変わると思います。とりあえず関数として実装しました。
このままではブラウザでは動かないので、上記のコードをブラウザで利用できるようにするため、この xlsx-template.jsをbabelなどのツールを使ってビルドします。そのため、ディレクトリを一個作って以下のpackage.jsonを置き、

>> tree .
.
├── package.json
└── xlsx-template.js

そのディレクトリで以下を実行

>> npm install
>> npm run bundle

そうすると、bundle.min.jsが生成されるので、これをHTMLファイルのscriptタグからロードします。
HTMLファイルはこんな感じでしょうか。実際にはJSONデータはサーバーから取得することになりますが・・・。データ構造は簡単で、キーと値がそのままテンプレートのExcelファイルのセルに記述した “## キー名” に対応してます。このあたりは XLSX-Renderer のgithubページに記述の仕方が書かれているので参考に。比較的簡単です。

そうすると、下記のようにテンプレートとなるExcelファイルにデータを埋めてくれます。

【動作デモ】

エクセルのレイアウトが変わっても、テンプレートのExcelファイルを変更すればいいだけので、変更も簡単で、実行コードを修正する必要もない。

まだ試していませんが・・・データベースサーバーからウェブサーバー経由で1万件ぐらいのJSONデータを取ってきて、処理させてテストしてみて、処理速度が業務に耐えられるようであれば、本格的に利用していきたい、と思ってます。

・・・しかし・・・みんなExcel好きだよねぇ。。。

ブラウザで画像ファイルのリサイズ処理

2021年9月11日 修正
ソース中の冗長的な構文を修正。


2021年9月15日
つづき。Web Worker。


最近のお話。あくまでフィクションです💦 進行中案件の担当さんにある日相談を受ける。


画像をウェブサーバーにアップロードしたいけど、大きいサイズはリサイズしてサーバーに保存したいんだよねー
でも、外注先の人が・・・
『サーバーで画像縮小するんで負荷が大きいし、画像処理にGD使うからPHPのmemory_limitを上げてくれないと・・・』
って言われてるんです!サーバーは共用のレンタルサーバーでmemory_limitなんて変更してくれそうもないし・・・。
『memory_limitを仮に上げてもアクセスが重なるとサーバー落ちてしまうかもしれないけど、責任持てない』
とも言われます!

何か方法ない?


んー、アップロードする前に JavaScript でリサイズすればいいんじゃね?って単純に思ったわけですけど・・・
そんなことも分かんねー外注先使ってんのか・・・っていうのが一つ目。
つーか、重くなるのが分かってんならサーバーで処理させるな! っていうのが2つ目

ってなわけで、サンプルコードを渡して「後は良きに計らえ」コース。
サンプルを作ってやれば、あとはなんとかしてくれるんじゃねーか? つか、なんでこっちがサンプル作んなきゃいけないんだよ!!!
本来外注先のシステム制作会社がやるべき仕事だろーよ!
まぁ、怒ってもしょうがない。そのレベルの外注先しかやってくれるところないんだからしょうがない。
こうやってこのブログのネタにできるんなら、怪我の功名というやつです。(ん?使い方間違ってないか?)

本題です。要は ブラウザで画像をリサイズしてBlobオブジェクトとして取得できれば、あとは FormDataを作ってappend するなり、してやれば万事解決です。

ググればJavaScriptとCanvas APIを使ったコードがゴロゴロ転がってるので参考にしてこちらの用途に合うように手を加えていく。
画像リサイズ処理自体は Canvas API を使えば簡単にできるので、後は File オブジェクトを FileReader で読み込んで、リサイズ後に canvasオブジェクトの toBlobメソッドで Blobオブジェクトを取得してやればいい。

ややこしいのが、それらすべてが非同期で処理しなければならない事。Promiseを使って一連の画像処理をしてやれば、await構文で同期処理のように待つことができる。

再利用できるように モジュールとして書いた。
簡単に説明すると、リサイズが必要な画像のFileオブジェクトと短辺の最大サイズを引数にして、コールするとリサイズされた画像がblobオブジェクトとして resolve される。

当然ブラウザのバージョンに依存してしまうが・・・ゴチャゴチャ言われたら ターゲットのブラウザ用に Babel で変換しちまえばいいし💦

これを下記コードのように input[type=file]のonChangeイベントハンドラでゴニョゴニョしてサーバーにアップロードする。
僕は jQuery が大好きなので jQuery を使う。何度も言うけど、やっぱり document.querySelector(‘p’) とかタイプするより、$(‘p’) の方がラクなんだよね。

当然ながら Internet Explorer は全バージョンエラーになる。
chrome/firefox や safari でもバージョンによっては動かない。。。これじゃダメだ!って言われたら、最終手段 Babel のご登場(⌒∇⌒)

僕は下記のような .babelrc を書いて・・・

 >> browserify ./index.js --transform babelify | uglifyjs -c -m --output ./es5/bundle.min.js 

とかやると、とりあえず IE11でもシンタックスエラーにはならないようになる。だけど、結局 FormData.appendメソッドでエラーになるけどね😫

まぁ、今更なんですが、Canvas APIではリサイズ処理だけじゃなく図形を描画したり、ピクセル単位で演算処理を行うことでいろんなことが可能なので、サーバーサイドで画像処理を行わず、余力のあるクライアント(フロントエンド)で前処理させてから・・・というのがイマドキのやり方なんだろうな、と思います。

簡易ISOファイル作成コマンド

■2021年8月2日 追記


これの続きです。

自分用のツールの置き場、備忘録として記録しています😅

CDやDVDのメディアからISOファイルを作成するのは結構カンタンにできました。
これで殆どやりたいことはできたのですが、やっぱりディレクトリからISOファイルを作るにはどうするんだろう??? という素朴な考えがでてきまして・・・

————– 追記
これが 非Windows OSならば、mkisofs コマンド(genisoimage)をdnfなりaptなりのパッケージマネージャで入れれば解決するんだけど・・・いかんせん、Windowsはそういう便利なコマンドはありません。oscdimg という Windowsのインストールメディアを作成するツールを使えばできるそうです。実用性を重視する人は oscdimg を使うといいと思います😀
追記ここまで —–

ググるとこれもWindowsで標準機能でできるようで・・・具体的にはイメージマスタリングAPIとしてCD/DVD等のファイルシステム作成からメディアへの書き込みまでの機能がCOMサーバーとして提供されているようです。COMサーバーで実装ってことは、WSHやC#から簡単に使える・・・ってことです。

サンプルのコードはもうマイクロソフトのコミュニティーサイトに載ってましたので、これを適当にいじって、任意のディレクトリをISOファイルにビルドできるコードを書いてみました。一つ前に書いたDVDメディアからISOファイルを作るコードも統合してみました。

イメージマスタリングAPIは.NET Frameworkのクラスライブラリで提供されておらず、C#から使用するには、TLBIMPコマンドを使用してタイプライブラリからCLRアセンブリに変換し、コンパイルするときにこのアセンブリを参照しないといけません。Visual Studio のIDE環境を使用する場合はプロジェクトにIMAPI2FS.dllの参照を追加するだけでいいかもしれません。
僕みたいにコンソール画面でカチャカチャする場合は・・・

>> tlbimp c:\WINDOWS\System32\imapi2fs.dll

のようにすると、同名のアセンブリ(dllファイル)ができるので、ソースコードをコンパイルするときに、このDLLファイルを /r オプションで追加します。

殆どサンプルコードをコピペしただけなので、特に特筆するところはありません・・・githubにリポジトリ作ろうと思ったけど、ファイル1個だけなんでgistにした。

一応、タイプライブラリのインポートもあるので nmake用の makefileも書く。