冲破记忆屏障的协同共舞——SharedArrayBuffer 与 Atomics

2023-12-17 17:40:07

共享内存的双刃剑

在单线程环境中，内存就像一块独享的画布，程序可以随心所欲地挥洒创意。然而，当多线程登场时，这幅画布就变成了一个熙熙攘攘的广场，多个线程同时在此涂抹，如果不加以协调，难免会发生你中有我，我中有你的混乱局面。

这种混乱局面就是竞争条件（Race Condition），它会导致程序行为的不可预测性。比如，两个线程同时试图修改同一个变量，就有可能出现一个线程的修改被另一个线程覆盖的情况。这种不可预测性就像在黑暗中摸索前行，充满了不确定性和风险。

2. Atomics：内存协同的舞蹈

为了解决竞争条件这个拦路虎，JavaScript 和 WebAssembly 引入了 Atomics，它就像一位经验丰富的舞者，能够协调多个线程在共享内存中安全地共舞。Atomics 提供了一系列原子操作，这些操作就像是一套精心编排的舞步，确保每个线程都能在恰当的时机优雅地完成自己的动作，而不会与其他线程发生碰撞。

原子操作的关键在于它保证了操作的原子性，这意味着原子操作要么完整地执行，要么根本不执行，中间不会被打断或干扰。这种原子性就像一道坚固的屏障，将竞争条件拒之门外，确保了共享内存的安全性。

3. SharedArrayBuffer：共享内存的舞台

SharedArrayBuffer 是 Atomics 舞蹈的舞台，它提供了一块共享的内存区域，允许多个线程同时访问。这块内存区域就像一个公共广场，线程们可以在这里自由地交换信息，共享数据。

SharedArrayBuffer 和 Atomics 的结合就像一对默契的舞伴，共同为开发者提供了在共享内存中安全协作的工具。它们携手共进，确保了多线程程序的正确性和可靠性，让开发者可以放心地在并发编程的世界中翩翩起舞。

4. 实战演练：一个共享计数器的舞步

为了更好地理解 Atomics 的工作原理，让我们以一个共享计数器的例子来进行实战演练。在这个例子中，我们将使用 Atomics.add() 原子操作来实现一个共享计数器，多个线程可以同时对这个计数器进行加减操作，而无需担心竞争条件。

// 创建一个共享的内存区域
const sharedBuffer = new SharedArrayBuffer(4);

// 创建一个原子计数器
const counter = new Int32Array(sharedBuffer);

// 原子地增加计数器
Atomics.add(counter, 0, 1);

// 原子地减少计数器
Atomics.sub(counter, 0, 1);