在 Atomics 的陪伴下，让 SharedArrayBuffers 竞争条件成为过去

2023-09-20 20:53:23

共同受益，拒绝竞争

在多线程编程中，竞争条件就像一颗定时炸弹，随时可能引发混乱。这是因为当多个线程同时访问和修改共享数据时，如果不采取适当的保护措施，就有可能产生意外后果。

而 SharedArrayBuffers 和 Atomics 的出现，就像为我们提供了安全保险库，让我们在多线程编程时可以安心地存储和修改共享数据。

2. SharedArrayBuffers：共享数据的舞台

SharedArrayBuffers 是一种允许多个线程共享数据的特殊内存区域，它为我们提供了在不同线程之间快速传递大块数据的便捷方式。通过 SharedArrayBuffers，线程之间可以轻松交换数据，而无需通过函数调用或其他通信机制。

3. Atomics：竞争条件的终结者

Atomics 是一组内置于 JavaScript 中的函数，专为解决多线程编程中的竞争条件而设计。这些函数可以确保对共享数据的访问和修改是原子的，即不可中断的。

Atomics 提供了一系列操作，包括：

Atomics.add(): 将一个值添加到共享内存中的某个位置
Atomics.sub(): 从共享内存中的某个位置减去一个值
Atomics.and(): 对共享内存中的某个位置执行按位与运算
Atomics.or(): 对共享内存中的某个位置执行按位或运算
Atomics.xor(): 对共享内存中的某个位置执行按位异或运算
Atomics.compareExchange(): 比较共享内存中的某个位置的值，如果相等则交换为新值
Atomics.exchange(): 交换共享内存中的某个位置的值

这些操作都是原子的，这意味着它们要么完全执行，要么根本不执行。这确保了对共享数据的访问和修改是安全的，不会出现竞争条件。

4. 实例演示

为了更直观地理解 Atomics 的作用，我们来看一个简单的例子。假设我们有两个线程，它们都试图增加一个共享变量的值。如果没有 Atomics，就有可能出现竞争条件，导致变量的值不正确。

// 创建一个共享数组缓冲区
const sharedArrayBuffer = new SharedArrayBuffer(4);

// 将共享数组缓冲区映射到一个整型数组
const intArray = new Int32Array(sharedArrayBuffer);

// 第一个线程
Thread 1:
while (true) {
  // 增加共享变量的值
  intArray[0]++;
}

// 第二个线程
Thread 2:
while (true) {
  // 增加共享变量的值
  intArray[0]++;
}

在上面的例子中，两个线程都试图增加共享变量 intArray[0] 的值。如果没有 Atomics，就有可能出现竞争条件，导致 intArray[0] 的值不正确。

为了解决这个问题，我们可以使用 Atomics 的 Atomics.add() 函数来确保对 intArray[0] 的访问和修改是原子的。

// 创建一个共享数组缓冲区
const sharedArrayBuffer = new SharedArrayBuffer(4);

// 将共享数组缓冲区映射到一个整型数组
const intArray = new Int32Array(sharedArrayBuffer);

// 第一个线程
Thread 1:
while (true) {
  // 使用 Atomics.add() 增加共享变量的值
  Atomics.add(intArray, 0, 1);
}

// 第二个线程
Thread 2:
while (true) {
  // 使用 Atomics.add() 增加共享变量的值
  Atomics.add(intArray, 0, 1);
}