ECMAScript 2018:新加入共享内存和原子操作 API

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ECMAScript 2018(也称为 ECMAScript 9)是 JavaScript 的最新版本,于 2018 年 6 月发布。它引入了一些新的特性,其中包括共享内存和原子操作 API。这两个特性可以改善 JavaScript 在多线程应用中的表现,并且特别适用于 Web Workers。

什么是共享内存?

共享内存是一种进程间的通信方式。在这种方式下,进程之间可以访问相同的内存区域,从而允许它们在不使用昂贵的 IPC(进程间通信)技术的情况下进行通信。共享内存可以提高程序的运行速度并降低内存分配的负担。

共享内存 API

在 ECMAScript 2018 中,我们可以使用 SharedArrayBufferAtomics 对象来实现共享内存。SharedArrayBuffer 是一个构造函数,它允许我们创建一个固定大小的、共享的二进制数组。它与普通的 ArrayBuffer 类似,但是可以被多个线程访问。

Atomics 对象是一组原子操作函数,可以操作共享内存中的数据,并提供一些同步机制,以确保多线程并发时的可靠性。

以下是一个简单的例子:

在这个例子中,我们创建一个 SharedArrayBuffer,并使用 Atomics.store 将值 42 存储到第一个位置上。然后我们创建一个 Web Worker,并将 buffer 作为参数传递给它。Web Worker 可以使用 Atomics 对象来访问 buffer,并读取或修改共享数据。

原子操作

当多个线程同时访问共享内存时,它们需要在某种程度上进行协调,以确保数据的一致性和可靠性。原子操作就是为了解决这个问题而存在的。原子操作是一种在多线程执行时能够保证操作的原子性的操作。在 JavaScript 中,原子操作在很长时间内都没有被支持,这导致了 JavaScript 在多线程应用中的性能问题。

在 ECMAScript 2018 中,Atomics 对象提供了一组原子操作函数,可以用于在共享内存中进行原子操作。这些操作包括:

  • load():读取共享内存中的数据。
  • store():写入一个值到共享内存中。
  • add():在共享内存中的值上加上一个特定的值。
  • sub():减去一个值。
  • and():按位与两个值。
  • or():按位或两个值。
  • xor():按位异或两个值。
  • compareExchange():比较共享内存中的值,并在符合条件时写入一个新值。

这些操作都是原子的,因此对于共享内存的多个线程,在进行这些操作时不必担心产生数据竞争问题。

以下是一个简单的使用例子:

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在这个例子中,我们创建了一个 SharedArrayBuffer 和一个 Int32Array。然后我们使用 Atomics 对象将值 42 写入共享内存的位置 0。接着,我们使用 Atomics.add 在位置 0 上加上 10。最后,我们使用 Atomics.compareExchange 检查位置 0 的值是否为 52,如果是,则将其替换成新值 99

总结

ECMAScript 2018 引入的共享内存和原子操作 API 在多线程应用中发挥了重要的作用。通过使用 SharedArrayBufferAtomics 对象,我们可以在不使用昂贵的 IPC 技术的情况下实现多个线程之间的通信和协调。这提高了 JavaScript 在高并发应用中的性能,并且为 Web Workers 提供了更多的开发可能性。

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