SharedArrayBuffer 和 Atomics 在并发编程中的内存安全挑战与解决方案。

大家好,欢迎来到今天的“并发大冒险”讲座!我是你们的导游,今天我们要聊聊一对让人又爱又恨的组合:SharedArrayBuffer 和 Atomics。 这两位哥们,一个提供共享内存,一个提供原子操作,听起来是不是很美好?但是,并发编程的世界从来都不是童话故事,一不小心就会掉进坑里。所以,今天我们就来深入了解一下 SharedArrayBuffer 和 Atomics 在并发编程中的内存安全挑战,以及如何用正确姿势来驾驭它们。 第一幕:SharedArrayBuffer – 共享的诱惑 SharedArrayBuffer,顾名思义,就是一块可以在多个线程(或者更准确地说,多个 Web Workers)之间共享的内存区域。这听起来很棒,对吧?想象一下,不用通过繁琐的消息传递,就可以直接共享数据,性能蹭蹭往上涨。 // 主线程 const buffer = new SharedArrayBuffer(1024); // 创建一个 1KB 的共享内存 const view = new Int32Array(buffer); // 创建一个视图,方便读写数据 // 将 buffer 传递给 W …

如何使用 `SharedArrayBuffer` 和 `Atomics` 实现一个高性能的无锁队列 (`Lock-Free Queue`)?

各位听众,晚上好!我是你们今天的无锁队列讲师,很高兴能和大家一起聊聊如何用 SharedArrayBuffer 和 Atomics 打造一个高性能的无锁队列。准备好了吗?系好安全带,我们即将进入无锁并发的奇妙世界! 第一章:并发编程的那些事儿:锁的无奈与无锁的诱惑 在并发编程的世界里,多个线程或进程就像一群熊孩子,都想争抢有限的资源,比如一块内存、一个文件,或者一个屏幕前的你。为了防止他们打起来,我们需要一些“秩序维护员”,也就是锁。 锁就像一把钥匙,谁拿到钥匙谁才能进入房间,用完之后再把钥匙交出来,让别人进去。虽然锁能保证数据安全,但它也带来了很多问题: 性能瓶颈: 线程必须等待锁释放,导致上下文切换,浪费 CPU 时间。 死锁: 多个线程互相等待对方释放锁,谁也无法继续执行,程序就卡死了。想想你和朋友互相让对方先走,结果谁也走不了的尴尬场面。 优先级反转: 低优先级线程持有锁,高优先级线程却必须等待,导致高优先级线程的响应时间变长。 所以,我们能不能找到一种方法,让这些熊孩子和平共处,不用争抢钥匙,也能安全地访问共享资源呢?这就是无锁编程的魅力所在! 第二章:SharedArray …

如何使用 `SharedArrayBuffer` 和 `Atomics` 实现一个高性能的无锁队列 (`Lock-Free Queue`)?

好的,各位听众朋友们,大家好!今天咱们来聊点刺激的——用 SharedArrayBuffer 和 Atomics 打造一个高性能的无锁队列。保证让你的并发编程水平直接起飞! 开场白:锁的烦恼 说到并发编程,那真是几家欢喜几家愁。欢喜的是,CPU利用率蹭蹭往上涨;愁的是,一不小心就死锁、数据竞争,Debug到天荒地老。传统的锁机制虽然能解决问题,但就像交通高峰期的收费站,效率低下,上下文切换开销巨大。所以,我们要寻找更高效的解决方案! 主角登场:SharedArrayBuffer 和 Atomics SharedArrayBuffer 就像一块共享的内存区域,允许多个线程(或者Web Workers)直接访问同一块数据。这听起来很危险,对吧?别怕,Atomics 就是来保护我们的超级英雄。Atomics 提供了一系列原子操作,保证在多线程环境下对共享数据进行安全的操作,例如原子加、原子减、原子比较并交换等。 无锁队列:概念与原理 无锁队列,顾名思义,就是不需要锁也能安全地进行并发操作的队列。它的核心思想是利用原子操作来保证数据的一致性,避免锁带来的性能瓶颈。 设计思路:环形缓冲区 我们选 …

JS `Atomics.waitAsync` (提案):非阻塞的异步等待原子操作

各位观众,欢迎来到今天的“原子操作夜总会”,我是今晚的驻场谐星(兼你的编程讲师),咱们今天要聊的是JS里一个挺有意思的新玩意儿:Atomics.waitAsync。 你是不是觉得JS是单线程的,谈并发简直是天方夜谭?这话没错,但架不住人家标准委员会的人能折腾啊!他们想方设法在单线程的环境下模拟出并发的效果,Atomics.waitAsync就是其中一个重要的尝试。 为什么要搞出个Atomics.waitAsync? 首先,咱们得明白,JS的传统Atomics.wait是阻塞操作。这意味着,如果一个线程在等待某个条件满足,它就啥也干不了,直接卡死在那里。这在浏览器的主线程里简直是灾难性的,想象一下,你的网页因为一个Atomics.wait直接卡死,用户会怎么想?估计会直接关掉网页,然后把你拉黑。 所以,我们需要一种非阻塞的等待机制,让线程在等待的时候可以去做别的事情,等条件满足了再回来继续执行。Atomics.waitAsync就是为此而生的。 Atomics.waitAsync是个什么玩意儿? 简单来说,Atomics.waitAsync允许你在等待一个共享内存中的值发生变化时,不会阻 …

JS `Atomics` `Load`/`Store` 的 `Memory Order` 对并发正确性的影响

各位观众老爷,晚上好!欢迎来到“原子操作与内存模型:别让你的多线程代码变成薛定谔的猫”特别节目。今天,我们要聊聊JavaScript中Atomics的Load/Store操作,以及它们背后的Memory Order如何影响并发程序的正确性。准备好了吗?让我们开始! 前言:并发世界的混沌与秩序 并发编程,就像在厨房里同时炒好几道菜:既要保证味道,还要保证效率。但稍有不慎,就会出现“菜糊了”、“盐放多了”之类的并发Bug。这些Bug往往难以复现,就像薛定谔的猫,程序的状态既是正确的,也是错误的,直到你真正去调试它。 Atomics操作,就是并发世界里的一把瑞士军刀,可以帮助我们构建更可靠的多线程程序。而Memory Order,则是这把军刀上的一项重要设置,它决定了CPU如何看待内存操作的顺序,进而影响并发程序的行为。 一、Atomics:多线程通信的基石 首先,让我们简单回顾一下Atomics是什么。在JavaScript中,Atomics对象提供了一组原子操作,用于在共享内存上执行线程安全的操作。这些操作是原子性的,意味着它们要么完全执行,要么完全不执行,不会被其他线程中断。 Atom …

JS `Atomics.wait` 与 `Atomics.notify`:等待/通知模式在 Worker 间的同步

各位观众老爷,大家好!欢迎来到今天的并发编程小剧场。今天我们不讲高深的理论,只聊聊如何在 JavaScript 的 Worker 之间玩转 "等待/通知" 模式,也就是 Atomics.wait 和 Atomics.notify 这两位哥们儿。 咱们先来个“灵魂拷问”:你有没有遇到过这样的场景? Worker A: “哥们儿,数据准备好了没?好了吱一声!” Worker B: “还没呢,等等哈…” Worker A: (疯狂轮询) “好了没?好了没?好了没?” (CPU: 我裂开了!) 这种场景是不是很熟悉?Worker A 像个催债的一样,不停地问 Worker B 数据是否准备好。这种疯狂轮询 (busy-waiting) 会浪费大量的 CPU 资源,而且 Worker A 在没收到通知之前啥也干不了,简直是“躺平式等待”。 Atomics.wait 和 Atomics.notify 的出现就是为了解决这个问题。它们提供了一种高效的等待/通知机制,让 Worker 可以安心等待,直到收到通知再醒过来干活。 啥是 SharedArrayBuffer? …

SharedArrayBuffer 与 Atomics:实现 JavaScript 真正的共享内存并发

好的,各位观众老爷,各位程序媛、攻城狮们,欢迎来到今天的并发编程脱口秀!今天我们要聊点刺激的——JavaScript 的共享内存并发,主角就是 SharedArrayBuffer 和 Atomics 这对黄金搭档。 开场白:JavaScript 的并发困境——单身狗的呐喊 咱们都知道,JavaScript 一直以来都以单线程著称。这就像一个苦逼的单身狗,啥事都得自己扛,既要刷碗又要洗衣服,效率低到令人发指。以前,JavaScript 的并发只能靠 Web Workers 这种“异地恋”模式,主线程和 Worker 线程之间通过 postMessage 传递消息,就像异地恋的情侣只能靠短信和视频聊天维持感情,效率不高,还经常延迟卡顿。 但是!时代变了!自从 SharedArrayBuffer 和 Atomics 横空出世,JavaScript 终于可以光明正大地搞“同居”了!这意味着多个线程可以共享同一块内存,直接读写数据,无需再通过消息传递,效率提升 N 个数量级! 第一幕:SharedArrayBuffer——共享的秘密花园 SharedArrayBuffer,顾名思义,就是一个可以 …