ES9 全局对象新增的 Atomics API 介绍及使用方式-JavaScript中文网-JavaScript教程资源分享门户

在 ES9 中，全局对象新增了一个 Atomics API，该 API 提供了对共享内存的原子操作，可以用于多线程编程和并发控制。本文将详细介绍 Atomics API 的使用方式，包括示例代码。

什么是原子操作？

在多线程编程中，多个线程可能同时访问同一个共享内存，如果不进行同步控制，会导致数据不一致的问题。原子操作是指一个不可中断的操作，要么全部执行成功，要么全部不执行，不会出现部分执行的情况。原子操作可以保证多线程访问共享内存时的数据一致性。

Atomics API 的基本用法

Atomics API 提供了一些原子操作函数，如 add()、sub()、and()、or()、xor()、load()、store() 等。这些函数都是原子操作，可以保证多线程访问共享内存时的数据一致性。

`add()`

add() 函数可以对共享内存中的某个值进行加法操作，并返回操作后的值。函数的参数包括共享内存数组、要进行操作的位置和要加的值。例如：

const sharedArray = new Int32Array(new SharedArrayBuffer(4));
Atomics.add(sharedArray, 0, 1);

上面的代码创建了一个长度为 4 的共享内存数组，然后对数组的第一个位置进行加法操作，加了一个值为 1 的数。注意，add() 函数是原子操作，可以保证多线程访问共享内存时的数据一致性。

`sub()`

sub() 函数可以对共享内存中的某个值进行减法操作，并返回操作后的值。函数的参数和 add() 函数一样。例如：

const sharedArray = new Int32Array(new SharedArrayBuffer(4));
Atomics.sub(sharedArray, 0, 1);

上面的代码创建了一个长度为 4 的共享内存数组，然后对数组的第一个位置进行减法操作，减了一个值为 1 的数。

`and()`

and() 函数可以对共享内存中的某个值进行按位与操作，并返回操作后的值。函数的参数和 add() 函数一样。例如：

const sharedArray = new Int32Array(new SharedArrayBuffer(4));
Atomics.and(sharedArray, 0, 0xff);

上面的代码创建了一个长度为 4 的共享内存数组，然后对数组的第一个位置进行按位与操作，按位与的值为 0xff。

`or()`

or() 函数可以对共享内存中的某个值进行按位或操作，并返回操作后的值。函数的参数和 add() 函数一样。例如：

const sharedArray = new Int32Array(new SharedArrayBuffer(4));
Atomics.or(sharedArray, 0, 0xff);

上面的代码创建了一个长度为 4 的共享内存数组，然后对数组的第一个位置进行按位或操作，按位或的值为 0xff。

`xor()`

xor() 函数可以对共享内存中的某个值进行按位异或操作，并返回操作后的值。函数的参数和 add() 函数一样。例如：

const sharedArray = new Int32Array(new SharedArrayBuffer(4));
Atomics.xor(sharedArray, 0, 0xff);

上面的代码创建了一个长度为 4 的共享内存数组，然后对数组的第一个位置进行按位异或操作，按位异或的值为 0xff。

`load()`

load() 函数可以读取共享内存中的某个值，并返回该值。函数的参数包括共享内存数组和要读取的位置。例如：

const sharedArray = new Int32Array(new SharedArrayBuffer(4));
const value = Atomics.load(sharedArray, 0);

上面的代码创建了一个长度为 4 的共享内存数组，然后读取了数组的第一个位置的值。

`store()`

store() 函数可以将一个值存储到共享内存中的某个位置，并返回该值。函数的参数包括共享内存数组、要存储的位置和要存储的值。例如：

const sharedArray = new Int32Array(new SharedArrayBuffer(4));
Atomics.store(sharedArray, 0, 1);

上面的代码创建了一个长度为 4 的共享内存数组，然后将值为 1 的数存储到数组的第一个位置。

Atomics API 的高级用法

除了基本的原子操作函数，Atomics API 还提供了一些高级用法，如 wait()、wake()、exchange()、compareExchange() 等。

`wait()`

wait() 函数可以让线程等待共享内存中的某个值变化，并在值变化后继续执行。函数的参数包括共享内存数组、要等待的位置、要等待的值和超时时间。例如：

const sharedArray = new Int32Array(new SharedArrayBuffer(4));
Atomics.wait(sharedArray, 0, 0, 1000);

上面的代码创建了一个长度为 4 的共享内存数组，然后让线程等待数组的第一个位置的值变为 0，并设置超时时间为 1000 毫秒。

`wake()`

wake() 函数可以唤醒正在等待某个共享内存位置的线程。函数的参数包括共享内存数组、要唤醒的位置和要唤醒的线程数量。例如：

const sharedArray = new Int32Array(new SharedArrayBuffer(4));
Atomics.wake(sharedArray, 0, 1);

上面的代码创建了一个长度为 4 的共享内存数组，然后唤醒正在等待数组的第一个位置的线程。

`exchange()`

exchange() 函数可以交换共享内存中某个位置的值，并返回交换前的值。函数的参数包括共享内存数组、要交换的位置和要交换的值。例如：

const sharedArray = new Int32Array(new SharedArrayBuffer(4));
const oldValue = Atomics.exchange(sharedArray, 0, 1);

上面的代码创建了一个长度为 4 的共享内存数组，然后将数组的第一个位置的值交换为 1，并返回交换前的值。

`compareExchange()`

compareExchange() 函数可以比较共享内存中某个位置的值，并在符合条件时交换值。函数的参数包括共享内存数组、要比较的位置、期望的值和要交换的值。例如：

const sharedArray = new Int32Array(new SharedArrayBuffer(4));
const expectedValue = 0;
const newValue = 1;
Atomics.compareExchange(sharedArray, 0, expectedValue, newValue);

上面的代码创建了一个长度为 4 的共享内存数组，然后比较数组的第一个位置的值是否为 0，如果是，则将值交换为 1。

Atomics API 的指导意义

Atomics API 可以用于多线程编程和并发控制，可以保证多线程访问共享内存时的数据一致性。使用 Atomics API 可以提高程序的性能和可靠性，减少多线程编程中的错误和难度。

示例代码

const sharedArray = new Int32Array(new SharedArrayBuffer(4));

// 原子加
Atomics.add(sharedArray, 0, 1);

// 原子减
Atomics.sub(sharedArray, 0, 1);

// 原子按位与
Atomics.and(sharedArray, 0, 0xff);

// 原子按位或
Atomics.or(sharedArray, 0, 0xff);

// 原子按位异或
Atomics.xor(sharedArray, 0, 0xff);

// 原子读取
const value = Atomics.load(sharedArray, 0);

// 原子存储
Atomics.store(sharedArray, 0, 1);

// 原子等待
Atomics.wait(sharedArray, 0, 0, 1000);

// 原子唤醒
Atomics.wake(sharedArray, 0, 1);

// 原子交换
const oldValue = Atomics.exchange(sharedArray, 0, 1);

// 原子比较交换
const expectedValue = 0;
const newValue = 1;
Atomics.compareExchange(sharedArray, 0, expectedValue, newValue);

总结

Atomics API 提供了对共享内存的原子操作，可以用于多线程编程和并发控制。Atomics API 的基本用法包括 add()、sub()、and()、or()、xor()、load()、store() 等函数，可以进行原子加、减、按位与、按位或、按位异或、读取和存储操作。Atomics API 的高级用法包括 wait()、wake()、exchange()、compareExchange() 等函数，可以进行等待、唤醒、交换和比较交换操作。使用 Atomics API 可以提高程序的性能和可靠性，减少多线程编程中的错误和难度。

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