解锁并行编程的秘密：SharedArrayBuffer 和 Atomics

见解分享

2023-10-26 22:50:40

ES8 带来了两项强大的工具：新的构造函数 SharedArrayBuffer 和具有辅助函数的命名空间对象 Atomics。它们共同构成了共享内存和原子操作的基础，在现代并行编程中发挥着至关重要的作用。

共享内存和原子操作

共享内存是并发编程中的一个基本概念，它允许多个线程同时访问和修改同一块内存。这可以显着提高某些类型的应用程序的性能，例如高性能计算和数据处理。然而，共享内存也带来了线程安全问题，因为多个线程同时修改同一个值可能会导致数据损坏。

原子操作是解决共享内存线程安全问题的关键。原子操作是一个不可中断的操作，确保即使在多线程环境下，变量的值也能以受控和可预测的方式进行更新。Atomics 提供了一组辅助函数，用于执行诸如原子增量、减量和比较交换等原子操作。

SharedArrayBuffer

SharedArrayBuffer 构造函数创建一个在多个线程之间共享的内存缓冲区。与普通数组不同，SharedArrayBuffer 可以由多个线程同时访问和修改。这使得共享大量数据成为可能，而无需创建多个数组副本或使用复杂的同步机制。

需要注意的是，SharedArrayBuffer 本身不是线程安全的。使用 Atomics 函数对共享内存中的数据进行操作时，必须确保线程安全性。

Atomics 函数

Atomics 对象提供了一组用于执行原子操作的函数。这些函数包括：

add()：将值原子地添加到给定位置。
sub()：从给定位置原子地减去一个值。
and()：将给定位置的值与掩码进行原子按位与操作。
or()：将给定位置的值与掩码进行原子按位或操作。
xor()：将给定位置的值与掩码进行原子按位异或操作。
exchange()：原子地用给定值替换给定位置的值。
compareExchange()：如果给定位置的值等于预期的值，则原子地用给定值替换该值。

示例

以下示例演示如何使用 SharedArrayBuffer 和 Atomics 函数实现简单的计数器：

const sharedArrayBuffer = new SharedArrayBuffer(4);
const atomicCounter = new Atomics.Int32Array(sharedArrayBuffer);

function incrementCounter() {
  Atomics.add(atomicCounter, 0, 1);
}

function decrementCounter() {
  Atomics.sub(atomicCounter, 0, 1);
}

incrementCounter();
incrementCounter();
incrementCounter();
decrementCounter();

console.log(Atomics.load(atomicCounter, 0)); // 输出：2