Атомарные операции

Объект пространства имен Atomics содержит статические методы для выполнения атомарных операций. Они используются с объектами SharedArrayBuffer и ArrayBuffer.

Описание

В отличие от большинства глобальных объектов, Atomics не является конструктором. Вы не можете использовать его с оператором new или вызывать объект Atomics как функцию. Все свойства и методы Atomics являются статическими (как и объект Math).

Атомарные операции

При совместном использовании памяти несколько потоков могут читать и записывать одни и те же данные в памяти. Атомарные операции гарантируют, что предсказуемые значения записываются и считываются, что операции завершаются до начала следующей операции и что операции не прерываются.

Ожидание и уведомление

Методы wait() и notify() смоделированы по образцу futex ("быстрый мьютекс пользовательского пространства") в Linux и предоставляют способы ожидания наступления определенного условия. Обычно они используются как блокирующие конструкции.

Статические свойства

Atomics[Symbol.toStringTag]

Начальное значение свойства [Symbol.toStringTag] — это строка "Atomics". Это свойство используется в Object.prototype.toString().

Статические методы

Atomics.add()

Добавляет предоставленное значение к существующему значению по указанному индексу массива. Возвращает старое значение по этому индексу.

Atomics.and()

Вычисляет побитовое И между значением по указанному индексу массива и предоставленным значением. Возвращает старое значение по этому индексу.

Atomics.compareExchange()

Сохраняет значение по указанному индексу массива, если оно равно другому значению. Возвращает старое значение.

Atomics.exchange()

Сохраняет значение по указанному индексу массива. Возвращает старое значение.

Atomics.isLockFree()

Оптимизирующий примитив, который можно использовать для определения того, следует ли использовать блокировки или атомарные операции. Возвращает true, если атомарная операция над массивами указанного размера элементов будет реализована с использованием аппаратной атомарной операции (в отличие от блокировки). Только для экспертов.

Atomics.load()

Возвращает значение по указанному индексу массива.

Atomics.notify()

Уведомляет агентов, ожидающих по указанному индексу массива. Возвращает количество уведомленных агентов.

Atomics.or()

Вычисляет побитовое ИЛИ между значением по указанному индексу массива и предоставленным значением. Возвращает старое значение по этому индексу.

Atomics.pause()

Предоставляет примитив микроожидания, который подсказывает ЦП, что вызывающий поток вращается в ожидании доступа к совместно используемому ресурсу. Это позволяет системе сократить ресурсы, выделенные ядру (например, питание) или потоку, не отказываясь от текущего потока.

Atomics.store()

Сохраняет значение по указанному индексу массива. Возвращает значение.

Atomics.sub()

Вычитает значение по указанному индексу массива. Возвращает старое значение по этому индексу.

Atomics.wait()

Проверяет, что указанный индекс массива все еще содержит значение, и спит в ожидании или истекает время ожидания. Возвращает "ok", "not-equal" или "timed-out". Если ожидание не разрешено в вызывающем агенте, выбрасывается исключение. (Большинство браузеров не разрешают wait() в основной поток браузера.)

Atomics.waitAsync()

Асинхронно ожидает (то есть без блокировки, в отличие от Atomics.wait) в общем расположении памяти и возвращает объект, представляющий результат операции.

Atomics.xor()

Вычисляет побитовое ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ между значением по указанному индексу массива и предоставленным значением. Возвращает старое значение по этому индексу.

Примеры

Обратите внимание, что эти примеры нельзя запускать напрямую из консоли или произвольной веб-страницы, поскольку SharedArrayBuffer не определяется, если не выполнены его требования безопасности.

Использование атомарных операций

const sab = new SharedArrayBuffer(1024);
const ta = new Uint8Array(sab);

ta[0]; // 0
ta[0] = 5; // 5

Atomics.add(ta, 0, 12); // 5
Atomics.load(ta, 0); // 17

Atomics.and(ta, 0, 1); // 17
Atomics.load(ta, 0); // 1

Atomics.compareExchange(ta, 0, 5, 12); // 1
Atomics.load(ta, 0); // 1

Atomics.exchange(ta, 0, 12); // 1
Atomics.load(ta, 0); // 12

Atomics.isLockFree(1); // true
Atomics.isLockFree(2); // true
Atomics.isLockFree(3); // false
Atomics.isLockFree(4); // true

Atomics.or(ta, 0, 1); // 12
Atomics.load(ta, 0); // 13

Atomics.store(ta, 0, 12); // 12

Atomics.sub(ta, 0, 2); // 12
Atomics.load(ta, 0); // 10

Atomics.xor(ta, 0, 1); // 10
Atomics.load(ta, 0); // 11

Ожидание и уведомление

Учитывая общий Int32Array:

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

Поток чтения спит и ожидает по расположению 0, потому что предоставленное значение совпадает с тем, что хранится по указанному индексу. Поток чтения не продвинется дальше, пока поток записи не вызовет Atomics.notify() для позиции 0 предоставленного типизированного массива. Обратите внимание, что если после пробуждения значение расположения 0 не было изменено потоком записи, поток чтения не вернется ко сну, а продолжит работу.

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

Поток записи сохраняет новое значение и уведомляет ожидающий поток после записи:

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

Спецификации

Совместимость с браузерами

См. также

• ArrayBuffer
• Руководство по типизированным массивам JavaScript
• Web Workers
• Общая память – краткое руководство в предложении TC39 ecmascript-sharedmem
• Вкус новых параллельных примитивов JavaScript на hacks.mozilla.org (2016)