[ECMAScript] Shared Memory

1. 背景

Shared Memory曾經(jīng)是TC39的提案,目前已經(jīng)成為了最新ES 2017規(guī)范的一部分。

與Shared Memory相關(guān)的章節(jié)有:
6.2.7 Data Blocks
8.7 Agent
8.8 Agent Clusters
22.2 TypedArray Objects
24.1ArrayBuffer Objects
24.2 SharedArrayBuffer Objects
24.3 DataView Objects
24.4 The Atomics Object
27 Memory Model

2. 命令行啟動Chrome

Chrome 59.0.3071.115 中,默認(rèn)關(guān)閉了SharedArrayBuffer特性,我們需要用命令行啟動Chrome,

sudo "/Applications/Google Chrome.app/Contents/MacOS/Google Chrome" --js-flags=--harmony-sharedarraybuffer --enable-blink-feature=SharedArrayBuffer

3. Web Workers

(1)全局安裝安裝httpserver命令行工具,

npm install -g httpserver

(2)在工作目錄下,啟動web server

cd ~/Test
httpserver

(3)新建三個文件,index.html,index.jsworker.js

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
    <title>Document</title>

    <script src="index.js"></script>
</head>
<body>
    
</body>
</html>
// index.js

const worker = new Worker('./worker.js');

worker.postMessage(1);
worker.onmessage = e => {
    console.log(`main receive message: ${e.data}`);    //2
};
// worker.js

onmessage = e => {
    console.log(`worker receive message: ${e.data}`);    //1
    postMessage(2);
};

(4)在瀏覽器中訪問index.html

http://localhost:8080/index.html

注:
(1)worker中不能再使用new Worker
(2)worker中使用全局變量onmessage接收消息,使用全局變量postMessage回傳消息。
(3)postMessage可以傳入多種類型的參數(shù),不一定是字符串。
(4)onmessage使用e.data,而不是e,來接收postMessage傳入的對象。

4. SharedArrayBuffer

使用postMessage發(fā)送SharedArrayBuffer對象,

// index.js

const worker = new Worker('./worker.js');
const buffer = new SharedArrayBuffer(1024);

worker.postMessage(buffer);
// worker.js

onmessage = ({ data }) => {
    console.log(data);    // SharedArrayBuffer {}
};

5. 創(chuàng)建buffer的view

ArrayBuffer一樣,我們需要創(chuàng)建view來訪問buffer。
例如:創(chuàng)建一個Int32Array view,

var buffer = new ArrayBuffer(8);
var view = new Int32Array(buffer);

postMessage可以直接發(fā)送一個view,

// index.js
const worker = new Worker('./worker.js');

const buffer = new SharedArrayBuffer(Int32Array.BYTES_PER_ELEMENT * 10);
var ia = new Int32Array(buffer);

worker.postMessage(ia);
// worker.js

onmessage = ({ data }) => {
    console.log(data);    //Int32Array(10) [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
};

6. Atomics

由于SharedArrayBuffer是共享的,一個寫操作會對所有共享該內(nèi)存的worker可見,
但是,一個寫操作需要多久才能同步到其他worker中,是不確定的。

ES規(guī)范中,提供了Atomics來保證讀寫操作的原子性。

寫操作:把100保存在ia索引為0的位置,

Atomics.store(ia, 0, 100);

讀操作:讀取ia索引為0位置的值,

while (Atomics.load(ia, 0) == 0){};
console.log(ia[0]);

這里使用了Atomics.load,類似自旋鎖
如果ia的值一直沒有改變,就會無限循環(huán)等待下去,極大的浪費CPU時間。

Atomics還支持wakewait兩種操作,類似于互斥鎖,
寫操作:
Atomics.wake在給定索引位置0處,喚起一個在wait queue中睡眠的worker

Atomics.store(ia, 0, 100);
Atomics.wake(ia, 0, 1);

讀操作:
Atomics.wake驗證ia索引位置0保存的值是否還是0,如果是的話就繼續(xù)睡眠,

Atomics.wait(ia, 0, 0);
console.log(ia[0]);

參考

Shared memory - a brief tutorial
Github: tc39/ecmascript_sharedmen
ECMAScript 2017 Language Specification
MDN: Web Workers API
MDN: SharedArrayBuffer
HTML Living Standard: web workers

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