解决 ES9 新增的 SharedArrayBuffer 在浏览器端的性能问题-JavaScript中文网-JavaScript教程资源分享门户

ES9 中新增的 SharedArrayBuffer，可以实现多个 JavaScript 线程在共享一个内存空间上进行操作，从而提高了代码的并发性和性能。然而，SharedArrayBuffer 也带来了一些安全漏洞，基于此，最新版本的 Chrome 和 Safari 浏览器已经禁止了其在默认环境下的使用，需要手动开启才可以使用。另外，SharedArrayBuffer 在某些特定情况下也会带来一些性能问题，在此，本文将探讨如何解决 SharedArrayBuffer 在浏览器端的性能问题。

SharedArrayBuffer 的使用

在使用 SharedArrayBuffer 之前，需要先了解一下 Web Worker。

Web Worker 是 HTML5 的一个新特性，它可以将 JavaScript 代码在主线程之外的线程中运行，与主线程并行处理任务。另外，Web Worker 与主线程之间采用的是异步通信方式，因此不会影响主线程的运行。但是，Web Worker 之间的通信又是非常困难的，因为各个线程之间并没有共享内存空间。

SharedArrayBuffer 就是为了解决这个问题而诞生的。它通过共享内存空间，在多个 JavaScript 线程之间进行交互。具体来说，SharedArrayBuffer 可以被多个线程访问，每个线程都可以在其中获取和修改数据，而不必通过异步通信的方式进行协调。

SharedArrayBuffer 是一个 ArrayBuffer 实例对象的 “兄弟类”，两者都可以共享内存。然而，SharedArrayBuffer 是被设计成可以被多个线程之间共享的。

SharedArrayBuffer 相比 ArrayBuffer 新增了以下两个主要特性：

Atomics：在 SharedArrayBuffer 上提供了一组原子操作的 API，可以实现对共享内存空间的原子读写，从而防止出现竞争条件和数据不一致的问题。
Lock-free：多个线程可以无锁的并发操作同一份数据，避免了传统的互斥锁机制带来的不良效果。

SharedArrayBuffer 的使用方法与 ArrayBuffer 类似，具体可以参考以下代码：

// 创建 SharedArrayBuffer
const sab = new SharedArrayBuffer(1024);

// 获取 SharedArrayBuffer 对应的类型化数组
const ia32 = new Int32Array(sab); // 创建一个 32 位的整数类型化数组
const ba = new Uint8Array(sab); // 创建一个 8 位的无符号整数类型化数组

// 在类型化数组中写入数据
ia32[0] = 1024;
ba[0] = 255;

// 在类型化数组中读取数据
console.log(ia32[0]); // 输出 1024
console.log(ba[0]); // 输出 255

SharedArrayBuffer 的性能问题

尽管 SharedArrayBuffer 可以提高 JavaScript 代码的并发性和性能，但是在某些情况下也会带来性能问题。具体来说，浏览器会为每一个 JavaScript 线程分配一个单独的线程，如果线程数过多，就会使浏览器的性能受到影响。

以 Chrome 浏览器为例，由于其采用的是基于线程的渲染机制，每个标签页中最多能同时执行 6 个 JavaScript 线程（最近版本更新，已经变成了 8 个线程）。

因此，在使用 SharedArrayBuffer 时，需要注意避免线程数过多的问题。常见的解决方法如下：

共享内存空间的数据节点数量控制在较小的数量。
提高程序运行效率，尽可能的利用单线程的执行能力。
采用类似线程池模式的算法设计，避免线程的创建和销毁的过度浪费。

SharedArrayBuffer 性能问题的解决方法

除了上述的实现方式之外，为了更好的解决 SharedArrayBuffer 在浏览器端的性能问题，可以采用以下的优化方案：

使用 Atomics 的 API：Atomics 提供了一组原子操作的 API，可以实现对共享内存空间的原子读写，从而避免了竞争条件和数据不一致的问题。例如：

// 共享的内存空间
const shared = new SharedArrayBuffer(1024);
// 以 32 位浮点型为单位进行操作
const f32 = new Float32Array(shared);

// 初始化共享数据
Atomics.store(f32, 0, 1.0);

// 原子操作函数
function atomicAdd(index, operand) {
  Atomics.add(f32, index, operand);
}

// 并行计算
for (let i = 0; i < 10; i++) {
  setTimeout(() => {
    atomicAdd(0, 1.0);
  });
}

优化线程的数量和工作负载：通过合理的控制线程数和工作负载，减少线程的创建和销毁的过度浪费。例如：

// 模拟处理时间较长的计算任务，并返回结果
function compute(value) {
  let result = 0;
  for (let i = 0; i < 10000000; i++) {
    result += Math.sin(value);
  }
  return result;
}

// 并行计算任务
function parallelCompute(array, start, end) {
  for (let i = start; i < end; i++) {
    array[i] = compute(array[i]);
  }
}

// 划分任务和子线程数量
const THREAD_COUNT = 4;
const LEN = 100000;

// 初始化数组
const shared = new SharedArrayBuffer(LEN * 4);
const array = new Int32Array(shared);
for (let i = 0; i < LEN; i++) {
  array[i] = Math.floor(Math.random() * 100000);
}

// 分配任务到子线程，然后合并计算结果
const batchSize = LEN / THREAD_COUNT;
const promises = [];
for (let i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
  const start = i * batchSize;
  const end = start + batchSize;
  promises.push(
    new Promise((resolve) => {
      setTimeout(() => {
        parallelCompute(array, start, end);
        resolve();
      });
    })
  );
}

Promise.all(promises).then(() => {
  // 计算结果
  let total = 0;
  for (let i = 0; i < LEN; i++) {
    total += array[i];
  }
  console.log(total);
});

总结

SharedArrayBuffer 的出现可以提高 JavaScript 代码的并发性和性能，但是也有一些潜在的安全和性能问题。通过合理的使用和优化，可以避免 SharedArrayBuffer 在浏览器端的性能问题，提升 JavaScript 代码的性能与应用体验。

以上就是本文分享的内容，希望对读者有所帮助。

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