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Node.js 使用 worker_threads 实现互斥访问

2023-07-05 03:37:07 深夜i -- --

Node js worker_threads 实现互斥访问

Node.js 是一个非常流行的 JavaScript 运行时，由于它的事件驱动、非阻塞 I/O 模型和单线程的特性，使得 Node.js 能够高效地处理大量并发请求。但是，由于 Node.js 是单线程的，因此在某些情况下，多个线程并发访问同一资源时可能导致数据竞争和其他并发问题。为了解决这些问题，Node.js 新增了 worker_threads 模块。

worker_threads 模块是一个用于创建线程的 Node.js 核心模块。与主线程不同，工作线程可以访问操作系统的内核，并执行并发计算任务。worker_threads 提供了一种创建多线程计算任务的简便方法，同时也提供了一种互斥访问的解决方案。

互斥访问是指多个工作线程同时访问同一个共享资源时，只有一个线程能够访问该资源，而其他线程必须等待。Node.js 的 worker_threads 模块通过使用 JavaScript 的原子操作和锁机制来实现互斥访问。

在 worker_threads 模块中，可以使用 Atomics 对象来实现原子操作。原子操作保证在多线程环境下操作一个共享内存时，能够保证操作的原子性。在互斥访问的情况下，可以使用锁机制来保护共享内存。

为了演示如何使用 worker_threads 模块实现互斥访问，下面是一个简单的示例：


const parentPort = require('worker_threads');
if (isMainThread) {
 const worker1 = new Worker(__filename, { workerData: 1 });
 const worker2 = new Worker(__filename, { workerData: 2 });
 worker1.on('message', console.log);
 worker2.on('message', console.log);
} else {
 const data = workerData;
 let counter = 0;
 const lock = new Int32Array(new SharedArrayBuffer(4));
 const run = () => {
  for (let i = 0; i < 100000; i++) {
   if (Atomics.load(lock, 0) !== 0)
    continue;
   
   if (Atomics.exchange(lock, 0, 1) === 0) {
    counter++;
    Atomics.store(lock, 0, 0);
   }
  }
  parentPort.postMessage( data);
 };
 run();
}

在这个示例中，我们创建了两个工作线程，并向每个线程传递了不同的工作数据。每个工作线程都将锁保存在一个共享数组缓冲区中，并使用 Atomics 对象在锁定区域执行原子操作。

当一个线程进入锁定区域时，它会检查锁是否被另一个线程占用。如果锁已经被占用，则该线程将继续执行循环等待，直到锁被释放。如果锁是自由的，则该线程会尝试将锁分配给自己，并且执行对共享计数器的更新操作，最后释放锁，以便其他线程可以继续执行。

当工作线程完成计数操作后，它将使用父线程所提供的 parentPort 发送消息，并将计数器的值作为消息的一部分进行返回。

Node.js 的 worker_threads 模块提供了简便的方法来创建多线程计算任务，并且使用锁和原子操作，使得我们可以实现互斥访问，以避免数据竞争和其他并发问题。如果您的 Node.js 应用程序需要高性能并考虑到并发问题，请务必考虑使用 worker_threads。

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