OffscreenCanvas 是一个实验中的新特性，主要用于提升 Canvas 2D/3D 绘图的渲染性能和使用体验。OffscreenCanvas 的 API 很简单，但是要真正掌握好如何使用。
OffscreenCanvas和canvas都是渲染图形的对象。不同的是canvas只能在window环境下使用，而OffscreenCanvas即可以在window环境下使用，也可以在web worker中使用，这让不影响浏览器主线程的离屏渲染成为可能。
与之关联的还有ImageBitmap对象和ImageBitmapRenderingContext。
ImageBitmap
ImageBitmap对象表示能够被绘制到 canvas上的位图图像，具有低延迟的特性。
ImageBitmap提供了一种异步且高资源利用率的方式来为WebGL的渲染准备基础结构。ImageBitmap可以通过createImageBitmap函数来创建，它可以从多种图像源生成。还可以通过OffscreenCanvas.transferToImageBitmap函数生成。
属性
ImageBitmap.height 只读 无符号长整型数值，表示ImageData的CSS像素单位的高度。ImageBitmap.width 只读 无符号长整型数值， 表示ImageData的CSS像素单位的宽度。
函数
ImageBitmap.close() 释放ImageBitmap所相关联的所有图形资源。
createImageBitmap
createImageBitmap 用于创建ImageBitmap对象。该函数存在 windows 和 workers 中。它接受各种不同的图像来源, 并返回一个Promise, resolve为ImageBitmap。
createImageBitmap(image[, options]).then(function(response) { ... }); createImageBitmap(image, sx, sy, sw, sh[, options]).then(function(response) { ... });
更多相关的内容，可以参考： https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/WindowOrWorkerGlobalScope/createImageBitmap
创建OffscreenCanvas
有两种方式可以创建OffscreenCanvas，一种是通过OffscreenCanvas的构造函数直接创建。比如下面的示例代码：
var offscreen = new OffscreenCanvas(width, height); // width 、height表示宽高。
另外一种方式，是使用canvas的transferControlToOffscreen函数获取一个OffscreenCanvas对象，绘制该OffscreenCanvas对象，同时会绘制canvas对象。比如如下代码：
var canvas = document.getElementById('canvas'); //var ctx = canvas.getContext('2d'); var offscreen = canvas.transferControlToOffscreen(); // canvas.getContext('2d'); // 会报错
上面的代码代码首先获取网页元素canvas对象，然后调用canvas对象的transferControlToOffscreen函数创建一个OffscreenCanvas对象offscreen，并把控制权交给offscreen。
需要注意的是，canvas对象调用了函数transferControlToOffscreen移交控制权之后，不能再获取绘制上下文，调用canvas.getContext('2d')会报错；同样的原理，如果canvas已经获取的绘制上下文，调用transferControlToOffscreen会报错。
OffscreenCanvas.transferToImageBitmap函数
通过transferToImageBitmap函数可以从OffscreenCanvas对象的绘制内容创建一个ImageBitmap对象。该对象可以用于到其他canvas的绘制。
比如一个常见的使用是，把一个比较耗费时间的绘制放到web worker下的OffscreenCanvas对象上进行，绘制完成后，创建一个ImageBitmap对象，并把该对象传递给页面端，在页面端绘制ImageBitmap对象。
下面是示例代码，主线程中：
var worker2 = null,canvasBitmap, ctxBitmap; function init() { canvasBitmap = document.getElementById('canvas-bitmap'); ctxBitmap = canvasBitmap.getContext('2d'); worker2 = new Worker('./bitmap_worker.js'); worker2.postMessage({msg:'init'}); worker2.onmessage = function (e) { ctxBitmap.drawImage(e.data.imageBitmap,0,0); } } function redraw() { ctxBitmap.clearRect(0, 0, canvasBitmap.width, canvasBitmap.height) worker2.postMessage({msg:'draw'}); }
worker线程中：
var offscreen,ctx; onmessage = function (e) { if(e.data.msg == 'init'){ init(); draw(); }else if(e.data.msg == 'draw'){ draw(); } } function init() { offscreen = new OffscreenCanvas(512, 512); ctx = offscreen.getContext("2d"); } function draw() { ctx.clearRect(0,0,offscreen.width,offscreen.height); for(var i = 0;i < 10000;i ++){ for(var j = 0;j < 1000;j ++){ ctx.fillRect(i*3,j*3,2,2); } } var imageBitmap = offscreen.transferToImageBitmap(); postMessage({imageBitmap:imageBitmap},[imageBitmap]); }
- 在主线程中，获取canvas对象，然后生成worker对象，并把绘制命令传递给worker。
- 在worker线程中，创建一个OffscreenCanvas，然后执行绘制命令，绘制完成后，通过transferToImageBitmap函数创建imageBitmap对象，并通过postMessage把imageBitmap对象传递给主线中。
- 主线程接收到imageBitmap对象之后，把imageBitmap绘制到canvas对象上。
最终的绘制效果如下：
把绘制放到web worker中的好处是，绘制的过程不阻塞主线程的运行。读者可以自行运行代码查看，在绘制过程过程中，界面可以交互， 比如可以选择下拉框。
ImageBitmapRenderingContext
ImageBitmapRenderingContext接口是 canvas 的渲染上下文，它只提供使用给定 ImageBitmap 替换 canvas 的功能。它的上下文 ID (HTMLCanvasElement.getContext() 或 OffscreenCanvas.getContext() 的第一个参数) 是 "bitmaprenderer"。这个接口可用于 window context 和 worker context.
方法
ImageBitmapRenderingContext.transferFromImageBitmap函数用于 在与此“渲染上下文”对应的 canvas 中显示给定的 ImageBitmap对象。ImageBitmap 的所有权被转移到画布上。
在前面的例子中，可以做如下修改：
function init() { ... ctxBitmap = canvasBitmap.getContext('bitmaprenderer'); ... worker2.onmessage = function (e) { ctxBitmap.transferFromImageBitmap(e.data.imageBitmap); } }
首先，把获取渲染上下文的id改成“bitmaprenderer”，返回额ctxBitmap是一个ImageBitmapRenderingContext对象。然后，在渲染ImageBitmap对象的时候，把drawImage函数改为transferFromImageBitmap函数。
最终渲染效果和上图显示一样。
transferControlToOffscreen函数
transferControlToOffscreen函数可以通过页面的canvas对象来创建一个OffscreenCanvas。既然可以通过构造函数创建OffscreenCanvas对象，为啥还需要这样操作。原因是这样的：我们看前面一个示例，我们在worker线程中创建OffscreenCanvas对象并绘制然后获取ImageBitmap对象，通过web worker通信把ImageBitmap传递给页面。
而如果通过canvas.transferControlToOffscreen生成的OffscreenCanvas对象，不需要再通过web worker通信来传递绘制的效果，生成了OffscreenCanvas对象之后，OffscreenCanvas对象的绘制会自动在canvas元素上面显示出来。这相对于web worker通信有着不言而喻的优势。
通过transferControlToOffscreen函数创建的OffscreenCanvas对象有两大功能：
- 避免绘制中大量的计算阻塞主线程
- 避免主线程的重任务阻塞绘制
下面我们将会通过示例来说明以上结论。
首先，我们写一个Circle类，这个类的作用主要是用于绘制一个圆，并且可以启动动画，不断的改变圆的半径大小：
class Circle { constructor(ctx){ this.ctx = ctx; this.r = 0; this.rMax = 50; this.color = 'black'; this.bindAnimate = this.animate.bind(this); } draw(){ this.ctx.fillStyle = this.color; this.ctx.beginPath(); this.ctx.arc(this.ctx.canvas.width/2,this.ctx.canvas.height/2,this.r,0,Math.PI*2); this.ctx.fill(); } animate(){ this.ctx.clearRect(0, 0, this.ctx.canvas.width, this.ctx.canvas.height); this.r = this.r + 1; if(this.r > this.rMax){ this.r = 0; } this.draw(); requestAnimationFrame(this.bindAnimate); } changeColor(){ fibonacci(41); if(this.color == 'black'){ this.color = 'blue'; }else{ this.color = 'black'; } this.r = 0; } }
- draw 函数用于绘制一个填充的圆形
- animate 用于动画，其不断改变圆形的半径
另外还有一个函数changeColor，表示改变绘制的颜色，其会在黑色和蓝色之间不断变化，本示例中，为了模拟比较耗时的操作，在changeColor函数中，调用了下fibonacci函数，fibonacci函数用于计算斐波那契数列，当传入值是41的时候，计算量较大，主线程会把阻塞一段时间。下面是fibonacci的定义：
function fibonacci(num) { return (num <= 1) ? 1 : fibonacci(num - 1) + fibonacci(num - 2); }
然后，我们定义两个canvas，一个用于普通的canvas应用，一个用于呈现离屏绘制的内容：
<canvas id="canvas-window" width="300" height="400" style="background: white;left: 10px;top: 20px;position: relative;"></canvas> <canvas id="canvas-worker" width="300" height="400" style="background: white;left: 10px;top: 20px;position: relative;"></canvas>
对于第一个canvas，我们直接在其上不断绘制半径变化的圆形：
var canvasInWindow = document.getElementById('canvas-window'); var ctx = canvasInWindow.getContext('2d'); var circle = new Circle(ctx); circle.animate(); canvasInWindow.addEventListener('click', function () { circle.changeColor(); });
并在该canvas上添加‘click’事件，当点击时，调用Circle类的changeColor函数。
对于第二个canvas，我们使用webworker，首先使用transferControlToOffscreen函数创建OffscreenCanvas对象offscreen，然后创建worker对象，并把offscreen发送给worker线程：
var canvasInWorker = document.getElementById('canvas-worker'); // var ctxInWorkder = canvasInWorker.getContext('2d'); var offscreen = canvasInWorker.transferControlToOffscreen(); var worker = new Worker('./worker.js'); worker.postMessage({ msg: 'start', canvas: offscreen }, [offscreen]); canvasInWorker.addEventListener('click', function () { worker.postMessage({msg:'changeColor'}); }); // canvasInWorker.getContext('2d'); // 会报错
该canvas上同样添加‘click’事件，当点击时，发送changeColor的命令给worker线程。
然后，我们看下worker.js线程的内容：
var offscreen = null,ctx,circle; onmessage = function (e) { var data = e.data; if(data.msg == 'start'){ offscreen = data.canvas; ctx = offscreen.getContext('2d'); circle = new Circle(ctx); circle.animate(); } else if (data.msg == 'changeColor' && circle) { circle.changeColor(); } } function fibonacci(num) { return (num <= 1) ? 1 : fibonacci(num - 1) + fibonacci(num - 2); } class Circle { constructor(ctx) { this.ctx = ctx; this.r = 0; this.rMax = 50; this.color = 'black'; this.bindAnimate = this.animate.bind(this); } draw() { this.ctx.fillStyle = this.color; this.ctx.beginPath(); this.ctx.arc(this.ctx.canvas.width / 2, this.ctx.canvas.height / 2, this.r, 0, Math.PI * 2); this.ctx.fill(); } animate() { this.ctx.clearRect(0, 0, this.ctx.canvas.width, this.ctx.canvas.height); this.r = this.r + 1; if (this.r > this.rMax) { this.r = 0; } this.draw(); requestAnimationFrame(this.bindAnimate); } changeColor() { fibonacci(41); if (this.color == 'black') { this.color = 'blue'; } else { this.color = 'black'; } this.r = 0; } }
在worker.js中，定义了一个同样的Circle类和fibonacci函数。在onmessage函数中，接受页面端传递来的信息，当接受到start命令时，在接收到的OffscreenCanvas对象offscreen上绘制圆形的动画。当接受到changeColor命令时，调用Circle类的changeColor函数。
读者可以看出，在worker线程中绘制了图形之后，并没有传递给页面端，其内容会自动显示给页面的断的canvas。最终显示的效果如下图：
可以看到两个canvas都在绘制动画。区别在于，单击的时候，都会调用比较重的changeColor函数，页面端的canvas会阻塞主线程，而离屏的canvas不会阻塞主线程，演示如下。
除了不阻塞主线程之外，离屏的OffscreenCanvas对象也不会被主线程的重任务阻塞，比如我们在页面添加一个button，调用一个耗时的任务：
<button id='heavyTask' style="position: absolute;display:inline;left: 100px;" onclick="heavyTask()">heavyTask</button>
其实耗时的任务还是用了fibonacci函数来模拟：
function heavyTask() { fibonacci(41); }
当点击按钮的时候，页面的canvas会停止动画，而离屏的canvas不会停止动画：
如果读者不清楚canvas相关知识点，建议学习相关知识，也推荐有兴趣读者，订阅专栏（本文内容就摘取自专栏）：Canvas高级进阶 https://xiaozhuanlan.com/canvas，相关知识会在专栏中介绍。
