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ECMAScript 8 内存共享与原子性
由于Web Worker的出现,我们可以通过 JavaScript 的内置对象 Worker的创建一个后台任务,然后执行一些复杂的任务以避免主线程被堵塞,换句话说, JavaScript 现在是能够支持多线程的。
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// main js
2
var w = new Worker("myworker.js")
3
w.postMessage("hi"); // send "hi" to the worker
4
w.onmessage = function (ev) {
5
console.log(ev.data); // prints "ho"
6
}
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// myworker.js
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onmessage = function (ev) {
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console.log(ev.data); // prints "hi"
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postMessage("ho"); // sends "ho" back to the creator
12
}
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目前,由于每一个worker实例都拥有一个属于自己的独立的全局环境,worker和 创建worker的对象之间只能够通过postMessage(str)进行数据共享,并且只能传递字符串。
但是,实际开发中,共享的数据往往是十分复杂的,仅能够传递字符串并不能满足日常的开发。于是,Lars T. Hansen 提出一种能够通过内存共享的方式,使得workerworker creator之间能够更加方便的进行通信。
这个提案,最终在 ES8 中进入到 Stage-4 中。
目前这个功能涉及到两个新的内置对象:
  • SharedArrayBuffer
  • Atomics

SharedArrayBuffer

SharedArrayBuffer 对象用来表示一个通用的,固定长度的原始二进制数据缓冲区,类似于 ArrayBuffer对象,它们可以用来在共享内存上创建视图。与ArrayBuffer不同的是,SharedArrayBuffer不能被分离。
worker creator可以通过SharedArrayBuffer构造函数创建一个指定大小的共享内存。然后通过全局的postMessage()函数共享这块内存。在woker内部,通过访问事件的data属性来访问这块内存。
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// main js
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var sab = new SharedArrayBuffer(1024); // 创建 1KiB shared memory
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var w = new Worker("myworker.js")
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w.postMessage(sab)
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6
// myworker.js
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var sab;
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onmessage = function (ev) {
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sab = ev.data; // 1KiB shared memory, the same memory as in the parent
10
}
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不过,由于能够轻易地利用《边信道(side-channel)读取未授权内存的攻击技术》中提到的Spectre漏洞——一种利用现代 CPU 使用的执行优化功能的新攻击技术,SharedArrayBuffer功能将在 Chrome 和 FireFox 的新版本中禁用,并将逐渐被所有浏览器禁用。

Atomics

Atomics 对象提供了一组静态方法用来对SharedArrayBuffer对象进行原子操作。
多个共享内存的线程能够同时读写同一位置上的数据。原子操作会确保正在读或写的数据的值是符合预期的,即下一个原子操作一定会在上一个原子操作结束后才会开始,其操作过程不会中断。
相关API
Atomics 对象目前已经进入到 Stage-4 的状态,但是 MDN 文档中所有提到的 Atomics 的 API 均处于草案的状态(2018-05-02)
Atomics.add(typedArray, index, value)
将指定位置上的数组元素与给定的值相加,并返回相加前该元素的值。
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var sab = new SharedArrayBuffer(1024);
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var ta = new Uint8Array(sab);
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Atomics.add(ta, 0, 12); // returns 0, the old value
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Atomics.load(ta, 0); // 12
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Atomics.and(typedArray, index, value)
将指定位置上的数组元素与给定的值相与,并返回与操作前该元素的值。
1
var sab = new SharedArrayBuffer(1024);
2
var ta = new Uint8Array(sab);
3
ta[0] = 5;
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5
Atomics.and(ta, 0, 1); // returns 0, the old value
6
Atomics.load(ta, 0); // 1
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Atomics.compareExchange(typedArray, index, expectedValue, replacementValue)
如果数组中指定的元素与给定的值相等,则将其更新为新的值,并返回该元素原先的值。
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var sab = new SharedArrayBuffer(1024);
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var ta = new Uint8Array(sab);
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ta[0] = 7;
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5
Atomics.compareExchange(ta, 0, 7, 12); // returns 7, the old value
6
Atomics.load(ta, 0); // 12
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Atomics.exchange(typedArray, index, value)
将数组中指定的元素更新为给定的值,并返回该元素更新前的值。
1
var sab = new SharedArrayBuffer(1024);
2
var ta = new Uint8Array(sab);
3
4
Atomics.exchange(ta, 0, 12); // returns 0, the old value
5
Atomics.load(ta, 0); // 12
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Atomics.load(typedArray, index)
返回数组中指定元素的值。
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var sab = new SharedArrayBuffer(1024);
2
var ta = new Uint8Array(sab);
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4
Atomics.add(ta, 0, 12);
5
Atomics.load(ta, 0); // 12
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Atomics.store(typedArray, index, value)
将数组中指定的元素设置为给定的值,并返回该值。
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var sab = new SharedArrayBuffer(1024);
2
var ta = new Uint8Array(sab);
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4
Atomics.store(ta, 0, 12); // 12
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