ES8 新增的共享内存与 Atomics 对象：打造性能卓越的多线程应用

在 Web 应用中，多线程编程是一种常见的优化手段，可以充分利用多核 CPU 的计算能力，提高应用的性能。然而，传统的 JavaScript 是单线程执行的，无法直接实现多线程编程。ES8（ECMAScript 2017）引入了共享内存与 Atomics 对象的概念，可以在 JavaScript 中实现多线程编程，从而打造性能卓越的多线程应用。

共享内存

共享内存是指多个线程可以同时访问同一块内存空间，从而实现数据共享和通信。ES8 引入了 SharedArrayBuffer 类型，可以创建一块共享内存区域，多个线程可以同时访问这个区域中的数据。共享内存区域的创建方式如下：

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其中，bufferSize 是共享内存区域的大小，以字节为单位。创建共享内存区域后，可以使用 TypedArray 类型的视图来访问其中的数据：

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上述代码创建了一个 Int32Array 视图，可以访问共享内存区域中的整型数据。通过 int32Array[0] = 1 语句，可以将共享内存区域中的第一个整型数据设置为 1。

需要注意的是，共享内存区域中的数据不是原子性的，可能会出现竞态条件（race condition）的情况。为了避免这种情况，ES8 引入了 Atomics 对象。

Atomics 对象

Atomics 对象是 ES8 新增的一个全局对象，提供了一些原子性的操作，可以保证多个线程同时访问共享内存区域时的正确性。Atomics 对象中的方法包括：

  • add()：将共享内存区域中指定位置的数据加上一个值，并返回加上后的结果。
  • and()：将共享内存区域中指定位置的数据与一个值进行按位与操作，并返回运算后的结果。
  • compareExchange()：比较共享内存区域中指定位置的数据与一个值，如果相等则将其替换为另一个值，并返回替换前的值。
  • exchange()：将共享内存区域中指定位置的数据替换为一个新值，并返回替换前的值。
  • load()：读取共享内存区域中指定位置的数据，并返回读取的值。
  • or()：将共享内存区域中指定位置的数据与一个值进行按位或操作，并返回运算后的结果。
  • store()：将共享内存区域中指定位置的数据设置为一个新值。
  • sub()：将共享内存区域中指定位置的数据减去一个值，并返回减去后的结果。
  • wait()：如果共享内存区域中指定位置的数据不等于一个给定值，则挂起当前线程。
  • wake()：唤醒一个或多个因 wait() 方法而挂起的线程。

这些方法都是原子性的，可以保证多个线程同时访问共享内存区域时的正确性。下面是一个示例代码，演示了如何使用 Atomics 对象实现多线程加法：

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上述代码创建了一个长度为 4 字节的共享内存区域，以及一个 Int32Array 视图。初始时，共享内存区域中的数据为 0。然后，创建了 4 个 Web Worker，每个 Worker 都会执行 add() 方法，将共享内存区域中的数据加 1。由于 Atomics 对象的比较交换操作是原子性的，因此可以保证多个 Worker 同时访问共享内存区域时的正确性。

总结

ES8 新增的共享内存与 Atomics 对象提供了一种在 JavaScript 中实现多线程编程的方式，可以充分利用多核 CPU 的计算能力，提高应用的性能。共享内存区域和 Atomics 对象都是需要谨慎使用的，需要注意竞态条件的情况，避免出现数据不一致的情况。在实际开发中，可以根据具体的业务场景，合理地使用共享内存和 Atomics 对象，从而打造性能卓越的多线程应用。

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