鸿蒙多线程开发——线程间数据通信对象02

1、前 言

本文的讨论是接续鸿蒙多线程开发——线程间数据通信对象01的讨论。在上一篇文章中，我们讨论了常规的JS对象(普通JSON对象、Object、Map、Array等)、ArrayBuffer。其中讨论了ArrayBuffer的复制传输和转移传输方式。

下面，我们将讨论SharedArrayBuffer。

2、SharedArrayBuffer

SharedArrayBuffer是一种允许多个线程共享相同内存空间的数据通信对象。

这意味着不同的线程可以同时访问和修改相同的数据，而无需复制数据或担心数据同步的问题。SharedArrayBuffer允许我们以更有效的方式进行多线程编程，从而提高性能。

除了SharedArrayBuffer可以直接在多个线程中直接共享外，其他与ArrayBuffer非常类似。

由于SharedArrayBuffer可以在多个线程中直接共享，因此，使用SharedArrayBuffer需要格外小心，以确保线程之间的同步和数据访问是正确的。不正确的访问可能导致内存安全性问题。

为了保证操作的原子性，我们需要使用Atomics类来对数据进行操作。

👉🏻 Atomics

与一般的全局对象不同，Atomics 不是构造函数。我们不能将其与 new 运算符一起使用或将 Atomics 对象作为一个函数来进行调用。

Atomics 的所有属性和方法都是静态的（与 Math 对象一样）。

当SharedArrayBuffer内存被共享时，多个的线程能够读写内存上的同一数据。Atomics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，其操作不会被中断）。

Atomics提供wait()和notify()机制，采用的是 Linux 上的 futex 模型（“快速用户空间互斥体”），可以让进程一直等待直到某个特定的条件为真，主要用于实现阻塞。

Atomics有如下静态方法，用于实现数据的原子操作：

• Atomics.add(typedArray, index, value)

  将给定的值与数组上指定位置的元素相加，并返回相加前该元素的值。

• 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。

• 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。

• 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。

• Atomics.load(typedArray, index)

  返回数组中指定元素的值。

• Atomics.notify(typedArray, index, count)

  通知正在等待数组指定索引的代理。返回收到通知的代理数量。

• Atomics.or(typedArray, index, value)

  将指定位置上的数组元素与给定的值相或，并返回或操作前该元素的值。

• Atomics.store(typedArray, index, value)

  将值储存到数组的指定位置，并返回该值。

• Atomics.sub(typedArray, index, value)

  将指定位置上的数组元素与给定的值相减，并返回相减前该元素的值。

• Atomics.wait(typedArray, index, value, timeout)

  检测数组中某个指定位置上的值是否仍然是给定值，是则保持挂起直到被唤醒或超时。返回值为 "ok"、"not-equal" 或 "time-out"。调用时，如果当前代理不允许阻塞，则会抛出异常（大多数浏览器都不允许在主线程中调用 wait()）。

• Atomics.waitAsync(typedArray, index, value, timeout)

  在共享内存位置上异步等待（即没有阻塞，与 Atomics.wait 不同）并返回一个 Promise。

• Atomics.xor(typedArray, index, value,)

  将指定位置上的数组元素与给定的值相异或，并返回异或操作前该元素的值。

Atomics的基本使用示例如下：

const sab = new SharedArrayBuffer(1024);const ta = new Uint8Array(sab);ta[0]; // 0ta[0] = 5; // 5Atomics.add(ta, 0, 12); // 5Atomics.load(ta, 0); // 17Atomics.and(ta, 0, 1); // 17Atomics.load(ta, 0); // 1Atomics.compareExchange(ta, 0, 5, 12); // 1Atomics.load(ta, 0); // 1Atomics.exchange(ta, 0, 12); // 1Atomics.load(ta, 0); // 12Atomics.or(ta, 0, 1); // 12Atomics.load(ta, 0); // 13Atomics.store(ta, 0, 12); // 12Atomics.sub(ta, 0, 2); // 12Atomics.load(ta, 0); // 10Atomics.xor(ta, 0, 1); // 10Atomics.load(ta, 0); // 11

Atomics等待和通知机制

假设有一个SharedArrayBuffer共享内存。如下：​​​​​​​

const sab = new SharedArrayBuffer(1024);const int32 = new Int32Array(sab);

A线程关键代码如下：​​​​​​​

Atomics.wait(int32, 0, 0);consle.log(int32[0]); // 123

由于默认情况下，int32[0]值为0，因此A线程将在代码1行上进行阻塞等待。

此时如果启动了B线程，关键代码如下：​​​​​​​

console.log(int32[0]); // 0;Atomics.store(int32, 0, 123);Atomics.notify(int32, 0, 1);

B线程启动后，第一行代码可以如期打印出初始化的0，紧接着，向SharedArrayBuffer中第0号位，写入了123，然后再调用了notify，发送出一个解锁通知。

A线程中第1行代码的wait在收到通知后，发现0号位已经不等于0了，则执行下一行代码，打印出了B线程写入的123。

示意图如下：

由于篇幅原因Transferable、Sendable我们在后面介绍。