Multithreading in WebAssembly

WebAssembly (Wasm) 本身是一种可以在现代web浏览器中运行的底层二进制指令格式。它被设计为与JavaScript互操作，可以使开发人员在Web应用程序中使用比传统JavaScript更接近系统级别的性能和更低的延迟。在Wasm中使用多线程需要Web浏览器支持Web Workers API以及Wasm中的线程特性。

截至我的知识截至日期（2023年4月），WebAssembly 线程是一项实验性特性，它基于共享内存的并发模型，类似于C++11之后的多线程模型。Wasm的多线程通过共享ArrayBuffer实现，这允许多个Web Workers能够共享相同的内存数据。

以下是使用WebAssembly多线程的基本步骤：

确保浏览器支持: 首先，需要确保用户的浏览器支持Web Workers和共享ArrayBuffer。可以通过检查window.SharedArrayBuffer来确定是否支持。
编译支持多线程的Wasm模块: 在编译为Wasm的源代码中，使用了诸如atomic操作和其他并发原语的代码需要使用支持线程的工具链来编译。例如，使用Emscripten编译时，可以通过设置-pthread编译选项来启用线程支持。
加载和实例化Wasm模块: 在Web页面中，使用JavaScript加载Wasm模块，并通过WebAssembly.instantiate()或WebAssembly.instantiateStreaming()实例化。
创建Web Workers并初始化共享内存: 创建Web Workers，并将共享ArrayBuffer传递到这些Worker中去。这可以通过postMessage方法来完成，确保传递的是SharedArrayBuffer实例。
在Web Workers中使用Wasm: 在Web Workers内部，可以加载同一个Wasm模块并连接到共享内存。这样，多个Workers就可以安全地并发地读写同一片内存。
同步和通信: Wasm模块需要包含同步机制，如原子操作和futexes（快速用户空间互斥锁），这是为了确保线程安全地访问和修改共享数据。JavaScript可以使用Atomics API来操作共享内存中的数据。

下面是一个简化的JavaScript代码示例，它展示了如何加载一个Wasm模块并在Web Worker中使用它：

javascript
if (window.SharedArrayBuffer) {
    const sharedBuffer = new SharedArrayBuffer(1024); // 创建一个共享内存缓冲区
    const worker = new Worker('path/to/worker.js'); // 创建一个新的Web Worker
    worker.postMessage({ sharedBuffer }); // 将共享缓冲区发送到Worker

    // 接下来，你可以在Worker中加载Wasm模块，然后使用Atomics API 和 sharedBuffer 来在多个线程之间同步操作。
} else {
    console.error('The current browser does not support SharedArrayBuffer.');
}

在Web Worker (worker.js) 中，你需要加载和实例化Wasm模块，并使用postMessage接收的共享内存：

javascript
// worker.js
self.onmessage = function (e) {
    const { sharedBuffer } = e.data;

    // Load and instantiate the Wasm module using the shared buffer
    // ...
};

这个过程需要编写和调试复杂的并行代码，但是它可以显著提高计算密集型任务的性能。

最后，请注意，多线程WebAssembly的实现细节可能会随着时间的推移而发展和改变，因此在实际采用时应该查阅最新的文档和浏览器支持情况。

2024年6月29日 12:07 回复

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