ES9 的 SharedArrayBuffer:如何在 JavaScript 中多工作线程之间共享内存区

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JavaScript 一直以来都是单线程的,这意味着在处理大量数据或者执行复杂任务时,会出现阻塞的情况,导致程序变慢或者崩溃。而 ES9 引入的 SharedArrayBuffer,为多线程编程提供了更好的解决方案。

什么是 SharedArrayBuffer?

SharedArrayBuffer 是一种特殊的 ArrayBuffer,它可以在多个 JavaScript 线程之间共享内存区。这意味着,多个线程可以同时读写同一块内存区域,从而提高程序的性能和效率。

SharedArrayBuffer 的创建方式与 ArrayBuffer 类似,只需要调用构造函数即可:

上面的代码创建了一块大小为 1024 字节的 SharedArrayBuffer。与 ArrayBuffer 不同的是,SharedArrayBuffer 可以被多个线程同时访问和修改。

如何使用 SharedArrayBuffer?

在使用 SharedArrayBuffer 时,我们需要借助 Atomics 对象来控制共享内存区的访问和修改。

Atomics 对象是一个静态对象,它提供了一系列原子操作方法,可以确保多个线程之间的同步和互斥。下面是一些常用的 Atomics 方法:

  • Atomics.load():从内存中读取一个值。
  • Atomics.store():将一个值存储到内存中。
  • Atomics.add():将一个值加到内存中的另一个值上。
  • Atomics.sub():将一个值从内存中的另一个值上减去。
  • Atomics.and():将一个值与内存中的另一个值进行按位与操作。
  • Atomics.or():将一个值与内存中的另一个值进行按位或操作。
  • Atomics.xor():将一个值与内存中的另一个值进行按位异或操作。
  • Atomics.compareExchange():比较内存中的值与预期值是否相等,如果相等则将内存中的值替换为新值。
  • Atomics.wait():挂起当前线程,直到某个条件满足为止。
  • Atomics.notify():唤醒一个或多个挂起的线程。

下面是一个简单的示例代码,演示了如何使用 SharedArrayBuffer 和 Atomics 实现多线程之间的同步和互斥:

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上面的代码创建了两个线程,分别执行 worker1worker2 函数。worker1 函数将值 1 存储到 SharedArrayBuffer 中的第一个位置,然后调用 Atomics.notify() 唤醒 worker2 线程。worker2 函数调用 Atomics.wait() 挂起当前线程,直到 SharedArrayBuffer 中的第一个位置的值变为 1 为止。

SharedArrayBuffer 的安全问题

使用 SharedArrayBuffer 需要注意安全问题。由于多个线程可以同时访问和修改同一块内存区域,如果没有正确地控制访问和修改的顺序,就会出现数据不一致的情况,甚至导致程序崩溃。

为了解决这个问题,浏览器厂商在 2018 年底发布了一个紧急更新,禁用了 SharedArrayBuffer。只有在用户主动打开“同步和互斥”功能后,才会启用 SharedArrayBuffer。

因此,使用 SharedArrayBuffer 时需要特别小心,确保正确地控制访问和修改的顺序,避免出现数据不一致的情况。

总结

ES9 引入的 SharedArrayBuffer 提供了一种多线程编程的解决方案,可以同时访问和修改同一块内存区域,提高程序的性能和效率。使用 SharedArrayBuffer 需要借助 Atomics 对象来控制共享内存区的访问和修改。由于使用 SharedArrayBuffer 存在安全问题,需要特别小心。

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