目錄
序 1
前言 3
目錄
第1 章 概述 9
1.1 什麼是線程 11
1.2 並發性和並行性 13
1.3 單線程的JavaScript .15
1.4 隱藏的線程 18
1.5 C 語言中的線程：用快樂幣致富 . 20
1.5.1 僅用一個主線程 21
1.5.2 使用4 個工作線程 .24
第2 章 瀏覽器 29
2.1 專用worker .30
2.1.1 專用worker 的Hello World 30
2.1.2 專用worker 的高級用法 .34
2.2 共享worker .36
2.2.1 共享worker 的Hello World 38
2.2.2 共享worker 的高級用法 .44
2.3 service worker .47
2.3.1 service worker 的Hello World 49
2.3.2 service worker 的高級概念 .55
2.4 消息傳遞的抽像 58
2.4.1 RPC 模式 .58
2.4.2 命令調度器模式 60
2.4.3 混合模式 .62
第3 章 Node.js .71
3.1 在擁有線程之前 72
3.2 worker_threads 模塊 75
3.2.1 workerData .76
3.2.2 MessagePort 77
3.3 再次看快樂幣（Happycoin）這個程序 .79
3.3.1 單線程版本 80
3.3.2 四個線程的版本 82
3.4 帶有Piscina 的worker 池 .85
3.5 一個完整的池化快樂幣的例子 90
第4 章 共享內存 95
4.1 共享內存簡介 .96
4.1.1 瀏覽器中的共享內存.96
4.1.2 在Node.js 中的共享內存 . 100
4.2 SharedArrayBuffer 和TypedArrays 102
4.3 數據操作的原子方法 108
4.3.1 Atomics.add() . 109
4.3.2 Atomics.and() . 109
4.3.3 Atomics.compareExchange() 110
4.3.4 Atomics.exchange() . 110
4.3.5 Atomics.isLockFree() . 110
4.3.6 Atomics.load() 111
4.3.7 Atomics.or() 111
4.3.8 Atomics.store() 111
4.3.9 Atomics.sub() . 112
4.3.10 Atomics.xor() 112
4.4 原子性問題 112
4.5 數據序列化 116
4.5.1 布爾值 116
4.5.2 字符串 118
4.5.3 對像 . 120
第5 章 高級共享內存 121
5.1 原子協調方法 121
5.1.1 Atomics.wait() 122
5.1.2 Atomics.notify() 124
5.1.3 Atomics.waitAsync() 124
5.2 時間和不確定性 . 125
5.2.1 不確定性的例子 125
5.2.2 檢測線程準備情況 129
5.3 示例應用：康威生命遊戲 . 132
5.3.1 單線程生命遊戲 133
5.3.2 多線程生命遊戲 139
5.4 原子和事件 146
第6 章 多線程模式 149
6.1 線程池 . 149
6.1.1 線程池的大小 . 150
6.1.2 調度策略 152
6.1.3 應用實例 153
6.2 互斥鎖：一個基本的鎖 161
6.3 用環形緩衝器處理數據流 . 167
6.4 演員模型. 176
6.4.1 模式差異 177
6.4.2 與JavaScript 的關聯 178
6.4.3 示例實現 179
第7 章 WebAssembly . 189
7.1 你的第一個WebAssembly .190
7.2 WebAssembly 中的原子操作 192
7.3 用Emscripten 將C 程序編譯成WebAssembly 194
7.4 其他WebAssembly 編譯器 196
7.5 AssemblyScript 197
7.6 AssemblyScript 中的快樂幣 199
第8 章 分析 . 205
8.1 何時不使用 205
8.1.1 低內存限制 . 206
8.1.2 低核心數 209
8.1.3 容器與線程 . 213
8.2 何時使用. 213
8.3 注意事項. 219
附錄 結構化克隆算法 223

前言Bryan 和我（Thomas）的第一次見面，是在我在一個日本手機遊戲開發公司DeNA 舊金山分公司的面試上。顯然，大多數高層都打算拒絕我的求職，但在當天晚上晚些時候的Node.js 聚會上，我們倆閑聊了一陣之後，Bryan 去說服了他們給我一份offer。在DeNA 工作期間，Bryan 和我的工作在於編寫可以復用的Node.js 模塊，以便於遊戲團隊可以通過組裝組件的方式，來適應遊戲中的需求，從而構建出遊戲服務器。性能是一項我們總是需要測試的點，指導遊戲團隊如何去提升性能是我們工作的一部分。我們的服務器不斷地受到來自傳統依賴C 行業的開發者的審查。我們倆也會以其他身份一起工作。其中的一個角色是， 我們在一家名為Intrinsic 的初創安全公司中，以非常完整而又精細的粒度去強化Node.js 應用程序，我懷疑這個世界上絕不會再看到類似的產品。性能調優也是這個產品的一大關注點，因為客戶們不想這個產品影響他們服務器的吞吐量。我們花了許多時間運行基準測試，研究火焰圖，並且深入地挖掘了Node.js 的內部代碼。如果worker 線程模塊在客戶要求的所有Node.js 版本中都可用，我會毫不猶豫地將它們並入這個產品中。我們還在非職業的層面上合作過。NodeSchool SF（https://oreil.ly/TNS5w）就是其中的一個例子，在那裡我們都是以志願者的身份去教別人如何使用JavaScript，以及如何構建一個Node.js 程序。同時我們也在許多大會或聚會上做演講。這本書的兩個作者都對JavaScript 和Node.js 充滿熱情，並樂於將它們分享給其他人，並消除其中的一些誤解。當我們認識到關於構建多線程JavaScript 應用程序的文檔是如此缺乏的時候，我們知道必須得去做些什麼。這本書地誕生不僅源於我們期望教會其他人如何使用JavaScript，還希望它可以幫助類似Node.js 這樣的平臺，在利用硬件資源來構建高性能服務的時候，可以像其他任何平臺一樣強大。本書面向的讀者對像閱讀這本書的理想讀者是一名有過數年JavaScript 編程經驗的工程師，他不需要擁有編寫多線程應用程序的經驗，也不需要擁有一些諸如C 或者Java 等傳統多線程語言的經驗。我們會在其中包含一些C 應用程序的代碼例子，來作為一種多線程通用語言，但讀者並不一定需要熟悉或理解它們。如果你有一些這些編程語言的經驗，那很棒，這本書將會幫助你理解JavaScript中，在你所熟悉的語言中所提供的相同功能是怎樣的。相反，如果你僅僅使用過JavaScript 編寫代碼，這本書同樣對你適用。我們包含了多個層次的信息來進行學習，包括了低層次的API 參考，高層次的模式，以及介於兩者之間的大量技術點來填補任何空缺。寫作本書的目的本書最大的目標是給社區帶來可以通過JavaScript 來構建多線程應用的知識。傳統的JavaScript 代碼被限制在一個核之內，事實上在Twitter 或者論壇中也有許多主題和帖子像這樣描述這門語言。通過多線程JavaScript 這樣的標題，我們希望徹底消除JavaScript 應用隻能限制在一個核之內的偏見。更進一步的目標是，它會教導包括你在內的讀者一些關於如何編寫JavaScript多線程應用的內容。當你讀完本書的時候，你會理解瀏覽器中提供的各種Web worker API，了解它們強大與脆弱之處，以及何時何地去使用它們。就Node.js而言，你會理解worker 線程模塊以及它的API 與瀏覽器中的異同。本書重點介紹了構建多線程應用的兩種方法：一個是使用消息傳遞，另一個是使用共享內存。通過閱讀本書你會了解當你想使用任意一種方法的時候，以及在某些混合場景中，該如何通過API 去實現，並且你甚至可以盡情嘗試一些基於這些方法的高級模式。使用代碼示例補充材料（代碼示例、練習等）可以到https://github.com/MultithreadedJSBook/code-samples 下載。對本書的評論或技術疑問，可以發電子郵件到errata@oreilly.com.cn。本書的目的是幫助你完成工作。一般來說，你可以在自己的程序或者文檔中使用本書附帶的示例代碼。你無需聯繫我們獲得使用許可，除非你要復制大量的代碼。例如，使用本書中的多個代碼片段編寫程序就無需獲得許可。但以CDROM的形式銷售或者分發O’Reilly 書中的示例代碼則需要獲得許可。回答問題時援引本書內容以及書中示例代碼，無需獲得許可。在你自己的項目文檔中使用本書大量的示例代碼時，則需要獲得許可。我們不強制要求署名，但如果你這麼做，我們深表感激。署名一般包括書名、作者、出版社和國際標準圖書編號。例如：“Multithreaded JavaScript by Thomas Hunter II and Bryan English (O’Reilly). Copyright 2022 Thomas Hunter II and Bryan English, 978-1-098-10443-6”。如果你覺得自身情況不在合理使用或上述允許的範圍內，請通過郵件和我們聯繫，地址是 permissions@oreilly.com。O’Reilly 在線學習平臺（O’Reilly Online Learning）近40 年來，O’Reilly Media 致力於提供技術和商業培訓、知識和卓越見解，來幫助眾多公司取得成功。公司獨有的專家和改革創新者網絡通過O’Reilly 書籍、文章以及在線學習平臺，分享他們的專業知識和實踐經驗。O’Reilly 在線學習平臺按照您的需要提供實時培訓課程、深入學習渠道、交互式編程環境以及來自O’Reilly 和其他200 多家出版商的大量書籍與視頻資料。更多信息，請訪問網站：https://www.oreilly.com/。聯繫我們任何有關本書的意見或疑問，請按照以下地址聯繫出版社。美國：O’Reilly Media, Inc.1005 Gravenstein Highway NorthSebastopol, CA 95472中國：北京市西城區西直門南大街2 號成銘大廈C 座807 室（100035）奧萊利技術咨詢（北京）有限公司我們為本書配置了專屬網頁，在上面列出了勘誤表、示例以及其他附加信息。你可以通過https://oreil.ly/multithreaded-js 來訪問。如果你對本書有一些評論或技術上的建議，請發送電子郵件到errata@oreilly.com.cn。要了解O’Reilly 的圖書和培訓課程的新聞和信息，請訪問我們的網站：http://www.oreilly.com。我們的Facebook：http://facebook.com/oreilly。我們的Twitter：http://twitter.com/oreillymedia。我們的YouTube：http://www.youtube.com/oreillymedia。致謝本書的成書得益於以下人員提供的專業技術評審：Anna Henningsen(@addaleax)Anna 目前是德國MongoDB 開發人員工具團隊的一員，在過去五年中一直是Node.js 核心最活躍的貢獻者之一，並積極參與了該平臺的worker 線程的實現。她對Node.js 及其社區充滿熱情。Shu-yu Guo(@_shu)Shu 致力於JavaScript 實現和標準化。他是TC39 成員，ECMAScript 規範的編輯之一，以及內存模型的作者。他目前在Google 從事V8 引擎的工作，領導JavaScript 語言特性的實現和標準。此前，他曾在Mozilla 和Bloomberg 工作過。Fernando Larra?aga(@Xabadu)Fernando 是一名工程師和開源貢獻者， 多年來一直在南美和美國領導JavaScript 和Node.js 社區。他目前是Square 的高級軟件工程師和NodeSchool SF 的組織者，從2014 年以來，在他之前其他主要科技公司（如Twilio 和Groupon）任職期間，他一直在開發企業級Node.js 並將Web 應用擴展到百萬級用戶的規模。