利用 ECMAScript 2018 实现 Web Worker-JavaScript中文网-JavaScript教程资源分享门户

Web Worker 是一种浏览器提供的多线程技术，可以将一些耗时的计算任务放到后台线程中执行，避免阻塞主线程，提高页面的响应速度和用户体验。在前端开发中，Web Worker 可以应用于一些需要大量计算的场景，比如图像处理、音视频编解码等。

在本文中，我们将介绍如何利用 ECMAScript 2018 中新增的 SharedArrayBuffer 和 Atomics API 实现 Web Worker，以及如何使用这些 API 实现一个简单的多线程排序算法。

SharedArrayBuffer 和 Atomics

SharedArrayBuffer 是一种共享的内存区域，可以被多个线程同时访问和修改。与普通的 ArrayBuffer 不同，SharedArrayBuffer 不会被垃圾回收，因为它可能在多个线程中被引用。SharedArrayBuffer 可以通过 new SharedArrayBuffer(length) 创建，其中 length 表示内存区域的大小。

Atomics 是一组原子操作，用于对 SharedArrayBuffer 中的数据进行同步操作。这些操作是原子的，即不会被中断，保证了多个线程对同一数据的操作的正确性。Atomics 的常用操作包括：

add：对某个位置的值进行加法操作，并返回更新后的值。
sub：对某个位置的值进行减法操作，并返回更新后的值。
and：对某个位置的值进行按位与操作，并返回更新后的值。
or：对某个位置的值进行按位或操作，并返回更新后的值。
xor：对某个位置的值进行按位异或操作，并返回更新后的值。
load：读取某个位置的值，并返回该值。
store：将某个值存储到某个位置。

实现多线程排序算法

下面我们将利用 SharedArrayBuffer 和 Atomics 实现一个简单的多线程排序算法。假设有一个包含 10000 个随机数的数组，我们需要对它进行排序。由于排序是一个耗时的操作，我们可以将它放到一个 Web Worker 中执行，避免阻塞主线程。

主线程代码

首先，我们需要在主线程中创建一个 SharedArrayBuffer，用于存储待排序的数组。我们还需要将该数组分成多个子数组，并将每个子数组的引用存储到一个共享的数组中，以便让多个 Web Worker 并行地对它们进行排序。最后，我们需要创建多个 Web Worker，并将每个 Web Worker 分配一个子数组进行排序。

// javascriptcn.com 代码示例
// 创建 SharedArrayBuffer
const buffer = new SharedArrayBuffer(10000 * 4);

// 将数组分成多个子数组
const chunkSize = 1000;
const chunks = [];
for (let i = 0; i < 10000; i += chunkSize) {
  chunks.push(new Float32Array(buffer, i * 4, chunkSize));
}

// 创建多个 Web Worker
const workers = [];
for (let i = 0; i < 10; i++) {
  const worker = new Worker('worker.js');
  worker.postMessage({ buffer, chunkIndex: i, chunkSize });
  workers.push(worker);
}

// 等待所有 Web Worker 完成排序
Promise.all(workers.map(worker => new Promise(resolve => {
  worker.onmessage = event => {
    resolve();
  };
}))).then(() => {
  // 所有 Web Worker 完成排序，合并结果
  const result = new Float32Array(buffer);
  // ...
});

Web Worker 代码

在 Web Worker 中，我们需要接收主线程传递过来的 SharedArrayBuffer 和子数组的信息，然后利用 Atomics 对子数组进行排序。具体来说，我们可以利用快速排序算法对子数组进行排序，排序过程中需要用到 Atomics.add 和 Atomics.sub 操作来实现线程安全的数组访问。

// javascriptcn.com 代码示例
self.onmessage = event => {
  const { buffer, chunkIndex, chunkSize } = event.data;
  const array = new Float32Array(buffer, chunkIndex * chunkSize * 4, chunkSize);

  quickSort(array, 0, chunkSize - 1);

  self.postMessage(null);
};

function quickSort(array, left, right) {
  if (left >= right) {
    return;
  }

  const pivotIndex = partition(array, left, right);
  quickSort(array, left, pivotIndex - 1);
  quickSort(array, pivotIndex + 1, right);
}

function partition(array, left, right) {
  const pivotValue = array[right];
  let i = left - 1;
  for (let j = left; j < right; j++) {
    if (array[j] < pivotValue) {
      i++;
      swap(array, i, j);
    }
  }
  swap(array, i + 1, right);
  return i + 1;
}

function swap(array, i, j) {
  const temp = array[i];
  Atomics.add(array, i, -temp);
  Atomics.add(array, j, temp);
  Atomics.sub(array, i, -temp);
}

总结

本文介绍了如何利用 ECMAScript 2018 中新增的 SharedArrayBuffer 和 Atomics API 实现 Web Worker，并以一个简单的多线程排序算法为例进行了演示。SharedArrayBuffer 和 Atomics API 的引入，使得前端开发者可以更方便地进行多线程编程，提高页面的性能和用户体验。

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