为什么传输的缓冲区在 javascript 中被绝育？

Question

Javascript 允许将缓冲区从源线程转移到工作线程。否则，将复制 ArrayBuffer，然后将其传递给 worker。传输的缓冲区在源线程 [1] 中不可访问（“中性”）：

// create data that can be transfered
var arr = new Uint8Array(5);

// outputs: 5
console.log(arr.buffer.byteLength);

var worker = new Worker("some_worker.js");

// transfer the buffer
worker.postMessage({arr: arr}, [arr.buff]);

// the buffer vanishes. is "Neutered"
// outputs: 0
console.log(arr.buffer.byteLength);

我了解该机制的工作原理。但是我很好奇为什么要引入它。为什么工作线程之间不共享数据，就像在传统的线程模型中一样，它允许多个线程访问相同的 内存区域？

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同一问题的其他措辞进行澄清：

为什么缓冲区在传输时被绝育？ / 这种机制背后的原因是什么？ / 为什么要介绍它？为什么Workers之间不能共享内存区域？

我正在寻找来自可靠和/或官方来源的答案。

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[1]https://developer.mozilla.org/en/docs/Web/API/Worker/postMessage

Answer 1

Web Workers 中引入了可传输对象，以提高与复制对象相比的性能（尤其是在我们讨论大尺寸对象时）。它可以并行化为常见编程语言（例如 C/C++）中的值传递和引用传递之间的比较。

可能添加了进一步的限制，即不能在源工作线程中使用可转移对象，以保证两个不同线程之间不会出现竞争条件（为了方便开发人员的工作不必关心那个）。此外，还需要在 Javascript 中实现更多的并发原语（例如互斥锁等）。本质上，使用“传输”意味着您只是打算将数据传输到另一个线程，而不是同时从两个线程中使用它们，因此可以说实现是有意义的。

一般来说，Web Workers 不是作为共享内存模型设计的，而是作为消息交换模型设计的。

如需进一步了解性能差异，请查看this。您也可以查看this，其中讨论了为什么 WebKit 中的 Web Workers 没有采用共享内存模型。

Answer 2

这是一个非常基本的多线程问题。如果主线程和工作线程都可以访问 Array，则必须实现互斥锁，以便在访问缓冲区时不会出现竞争条件。另外，我认为数组缓冲区通常在您需要性能时使用，但是从该缓冲区读取/写入数据的锁定会使工作人员变慢。

我猜这是资源被“移动”而不是共享的原因之一。

TL;DR：多线程

Answer 3

原因是性能。发送的数据没有被复制，ArrayBuffer的所有权转移给接收者。

对于共享内存，你应该使用SharedArrayBuffer

Answer 4

根据WHATWG ML，选择是thread safe，因为

您不能在工作人员之间共享数据。 JS执行的多个线程之间没有（也不可能有）任何共享状态。

(source)

还有，

我们想要 使源 ArrayBuffer 和任何 ArrayBufferViews 的长度为零 在将它们发布给工作人员或返回主线程时。经过 你可以避免来回ping同一个ArrayBuffer 每次迭代分配新的后备存储。

(source)

不幸的是，我没有找到关于规格的讨论，the page 应该在哪里托管它会给出 404，我会尝试在其他地方找到副本

Answer 5

要在 javascript 中使用这些概念，您必须使用这些编码，

PostMesage(aMessage, transferList)

在 transferList 中必须指定可转移对象，这些对象包含在 aMessage 中：

var objData =
{
    str: "string",
    ab: new ArrayBuffer(100),
    i8: new Int8Array(200)
};
objWorker.postMessage(objData, [objData.ab, objData.i8.buffer]);

On other side:

self.onmessage = function(objEvent)
{
    var strText = objEvent.data.str;
    var objTypedArray = objEvent.data.ab;
    var objTypedArrayView = objEvent.data.i8;
}

要使用“可转让对象”，您实际上是将对象的所有权转移到网络工作者或从网络工作者转移。这就像在没有复制的地方通过引用传递。它与普通的 pass-by-reference 的区别在于，传输数据的一方无法再访问它。

Answer 6

需要明确的是，transfers 适用于专用和共享工作器，因为它们都使用 MessagePorts

[1]Dedicated worker 在幕后使用 MessagePort 对象。

[2]与共享工作者的通信是通过显式 MessagePort 对象完成的

postMessage 被指定为根据调用者的选择传输或克隆：

[3]port.postMessage(message [, transfer] ) 通过频道发布消息。 传输中列出的对象被传输，而不仅仅是克隆，这意味着它们在发送端不再可用。

然而，这仅表明发布者是否保留副本，通常基于效率，而不是是否共享任何内存。

当涉及到“内存”时，它明确规定无论工作人员类型如何或是否传输或克隆数据，都不得共享它：

[4]当用户代理要为具有 URL url、环境设置对象设置对象和 URL 引用者的脚本运行 worker 时，它必须运行以下步骤：

创建单独的并行执行环境（即单独的线程或进程或等效结构），并在该上下文中运行其余步骤。

那么现在的问题是：为什么？为什么必须用户代理为所有类型的工作人员创建并行执行环境？

安全？不，效率？ （js什么时候效率高了？），也没有。

原因是能够遵守或尊重整个规范。如果您关注link [4]，您至少会注意到：

当用户代理要终止工作人员时，它必须与工作人员的主循环并行运行以下步骤（上面定义的“运行工作人员”处理模型）：

1)将worker的WorkerGlobalScope对象的关闭标志设置为true。

2)如果有任何任务在WorkerGlobalScope对象的事件循环的任务队列中排队，则丢弃它们而不进行处理。

3)中止当前在worker中运行的脚本。

4）如果worker的WorkerGlobalScope对象实际上是一个DedicatedWorkerGlobalScope对象（即worker是一个专用的worker），那么清空worker的隐式端口所纠缠的端口的端口消息队列。

这只是规范的一部分。

那又是为什么？它是为了能够管理在工作空间中发生的所有事件。实施者必须并行化工作人员，否则会完全发疯。 :)

Answer 7

它似乎受到历史环境的启发，因为在将工人作为消息传递 API [1] 引入之后，可转移对象被添加到规范中，目的是进行最小的更改 [2] [3]。强>

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[1] https://bugzilla.mozilla.org/show_bug.cgi?id=720083（请求在 Firefox 中实现）

[2]https://mail.mozilla.org/pipermail/es-discuss/2014-May/037239.html

因为当 Transferable 的概念在 HTML5 中被形式化时 规范，有一个目标是尽可能减少更改。 Transferable 基本上是 MessagePort 的泛化，它是 以前可以“转移”给网络工作者的唯一类型。 绝育只是规范文本中的一个概念，而不是 IDL。这 Transferable typedef 没有任何关联的方法。唯一的办法 中性对象是将其转移给网络工作者。有 请求提供“close()”方法并使 Transferable 成为 一个新的 Closable 接口的子接口。我们拒绝制作那些 改变，因为它们本质上会引入手动记忆 管理到 JavaScript。

[3]https://mail.mozilla.org/pipermail/es-discuss/2014-May/037227.html

首先，一些背景。在设计类型化数组时，它们是 使用 Web IDL 及其 ECMAScript 绑定指定。有过尝试 在类型化数组的开发过程中抛出一些异常 操作——比如超出范围的索引——但这些都是 发现与 Web IDL 或 ECMAScript 不兼容 类似于属性查找的语义。