ES8 中的 SharedArrayBuffer 和 Atomics

ES8 中新增了两种新特性：SharedArrayBuffer 和 Atomics。它们都是为了更好地支持并发编程而被设计的。本文将详细介绍这两种新特性，以及如何使用它们来优化并发编程。

SharedArrayBuffer

SharedArrayBuffer 是一种新的数据类型，它允许多个代理（通常是不同的线程）共享同一个内存空间。相比于传统的数组或对象，SharedArrayBuffer 具有更高的效率和更低的内存消耗。

下面是一个简单的示例，展示了如何创建一个 SharedArrayBuffer，以及如何通过不同的代理共享它：

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在上面的代码中，我们首先创建了一个长度为 8 字节的 SharedArrayBuffer，然后通过 Atomics API 在线程 0 中写入了一个整数，最后在线程 1 中读取了这个整数。需要注意的是，由于 SharedArrayBuffer 是一个新的数据类型，它只能通过特定的 API 来访问和修改。这也是它被设计为线程安全的原因之一。

Atomics

Atomics API 是用来操作 SharedArrayBuffer 的主要方式。它提供了一系列原子操作，例如加法、减法、逻辑运算等等。这些操作可以保证在多个线程访问同一个 SharedArrayBuffer 时，不会出现冲突或竞争条件。

下面是一些常用的原子操作：

  • Atomics.add(): 将指定数据位置的值加上一个给定的数值。
  • Atomics.sub(): 将指定数据位置的值减去一个给定的数值。
  • Atomics.and(): 将指定数据位置的值做按位与操作，并返回结果。
  • Atomics.or(): 将指定数据位置的值做按位或操作，并返回结果。
  • Atomics.xor(): 将指定数据位置的值做按位异或操作，并返回结果。
  • Atomics.compareExchange(): 判断指定数据位置的值是否等于给定的旧值，如果相等，则将其替换为新值并返回 true，否则返回 false。

下面是一个示例代码，展示了如何使用 Atomics API 来保证多线程访问同一个 SharedArrayBuffer 的正确性：

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在上面的代码中，我们创建了两个 Worker，并让这两个 Worker 同时修改同一个数据位置的值。由于 Atomics API 提供了原子操作，所以即使两个线程同时修改同一个数据位置，也不会出现意外的结果。

指导意义

SharedArrayBuffer 和 Atomics 提供了一种新的并发编程方式，可以在某些情况下提高代码的效率和可维护性。例如在 Web Worker 之间进行大量数据交换或寻路计算等操作时，使用 SharedArrayBuffer 和 Atomics 可以显著提升性能。

但是，SharedArrayBuffer 和 Atomics 也带来了一些新的安全威胁。由于 SharedArrayBuffer 允许多个线程同时访问同一个内存空间，如果没有正确地管理，就有可能导致数据竞争、死锁和漏洞等问题。因此，在使用 SharedArrayBuffer 和 Atomics 时，需要仔细考虑数据共享和交互的方式，以确保程序的正确性和安全性。

另外，需要注意的一点是，由于 SharedArrayBuffer 和 Atomics 是新引入的特性，在某些浏览器中还不完全支持。在使用时需要针对不同的浏览器进行兼容处理。

结论

在本文中，我们介绍了 ES8 中的两个新特性：SharedArrayBuffer 和 Atomics。它们都是为了更好地支持并发编程而被设计的。SharedArrayBuffer 允许多个代理共享同一个内存空间，Atomics 提供了一系列原子操作，可以保证多个线程访问同一个 SharedArrayBuffer 时的正确性。但是，在使用这些特性时需要谨慎，以确保程序的正确性和安全性。

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