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 SharedArrayBuffer
和 Atomics
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:
const buffer = new SharedArrayBuffer(16); const intArray = new Int32Array(buffer); Atomics.store(intArray, 0, 42); const worker = new Worker('worker.js'); worker.postMessage(buffer);
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:
-- -------------------- ---- ------- ----- ------ - --- --------------------- ----- -------- - --- ------------------- ----------------------- -- ---- ---------------------------------- ---- -- -- --------------------- -- ---- ---------------------------------- ---- -- -- --------------------------------- -- --- ---- ---------------------------------- ---- -- --
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 SharedArrayBuffer
和 Atomics
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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