Programmation parallèle en JavaScript à l'aide de Web Workers et SIMD.js

JavaScript est un langage de programmation polyvalent qui peut s'exécuter à la fois côté client et côté serveur. Traditionnellement, JavaScript exécute les tâches de manière monothread, ce qui limite sa capacité à gérer efficacement des opérations gourmandes en calcul. Cependant, avec les progrès de la technologie Web, la programmation parallèle en JavaScript est devenue possible grâce à l'utilisation de Web Workers et SIMD.js. Cet article vise à présenter les concepts de programmation parallèle en JavaScript, en se concentrant sur les Web Workers et SIMD.js, et à fournir des exemples de code pour illustrer son utilisation.

Découvrez la programmation parallèle

La programmation parallèle consiste à diviser les tâches en sous-tâches plus petites qui peuvent être exécutées simultanément, utilisant ainsi plusieurs ressources pour améliorer les performances. En JavaScript, la programmation parallèle est particulièrement utile pour les tâches impliquant des calculs, des traitements de données et des simulations complexes. En tirant parti du parallélisme, les développeurs peuvent tirer parti des processeurs multicœurs modernes et effectuer leurs tâches plus efficacement.

Travailleur de réseau

Web Workers permettent d'exécuter du code JavaScript dans un thread d'arrière-plan distinct, permettant un traitement parallèle. Contrairement au thread principal de l'interface utilisateur, qui gère l'interaction et le rendu de l'utilisateur, les Web Workers s'exécutent indépendamment et ne bloquent pas le thread de l'interface utilisateur. Cela permet d'effectuer des tâches gourmandes en calcul sans affecter la réactivité de l'interface utilisateur.

Créer un travailleur Web

Pour créer un Web Worker, nous devons créer un nouveau fichier JavaScript dédié au code Worker.

Prenons un exemple d'utilisation d'un Web Worker pour calculer la factorielle d'un nombre.

Exemple

Considérez le code ci-dessous.

// main.js
const worker = new Worker('worker.js');

worker.postMessage(10); // Send data to the worker

worker.onmessage = function (event) {
   const result = event.data; // Receive data from the worker
   console.log(result);
};

Ce qui suit est le code worker.js.

// worker.js
self.onmessage = function (event) {
   const num = event.data;
   const result = calculateFactorial(num);
   self.postMessage(result);
};

function calculateFactorial(num) {
   if (num === 0 || num === 1) {
      return 1;
   } else {
      return num * calculateFactorial(num - 1);
   }
}

Instructions

Dans l'exemple ci-dessus, le fichier JavaScript principal main.js crée un nouveau Web Worker à l'aide du constructeur Worker et spécifie le code du Worker dans un fichier worker.js séparé. La méthode postMessage() envoie des données au thread de travail et le gestionnaire d'événements onmessage reçoit le résultat calculé par le thread de travail.

Limites et communication

Les Web Workers ont des limitations, notamment l'incapacité d'accéder directement au DOM ou d'effectuer des opérations synchrones. Cependant, ils fournissent un mécanisme de communication entre le thread principal et les threads de travail via la méthode postMessage() et le gestionnaire d'événements onmessage. Cela permet d'échanger des données entre le thread principal et les threads de travail et de renvoyer les résultats.

SIMD.js

Single Instruction, Multiple Data (SIMD) est une technologie informatique parallèle qui permet d'effectuer plusieurs opérations simultanément à l'aide de la vectorisation. SIMD.js est une extension JavaScript qui prend en charge les calculs SIMD, offrant ainsi des avantages en termes de performances pour les tâches impliquant des calculs mathématiques intensifs.

Type de données SIMD

SIMD.js introduit de nouveaux types de données tels que SIMD.Float32x4 et SIMD.Int32x4, qui représentent respectivement des vecteurs de quatre valeurs à virgule flottante et entières. Ces types de données permettent un calcul parallèle sur plusieurs éléments de données simultanément. SIMD.js fonctionne sur ces vecteurs, effectuant des calculs efficacement et tirant parti de la puissance de traitement parallèle des processeurs modernes.

Effectuer l'opération SIMD

Explorons un exemple qui montre comment effectuer une opération SIMD pour multiplier deux tableaux par élément.

Exemple

Considérez le code ci-dessous.

if (typeof SIMD !== 'undefined') {
   const array1 = [1, 2, 3, 4];
   const array2 = [5, 6, 7, 8];

   const simdArray1 = SIMD.Float32x4.load(array1, 0);
   const simdArray2 = SIMD.Float32x4.load(array2, 0);

   const result = SIMD.Float32x4.mul(simdArray1, simdArray2);
   const output = SIMD.Float32x4.extractLane(result, 0);

   console.log(output); // Output: 5, 12, 21, 32
} else {
   console.log('SIMD not supported in this browser.');
}

Instructions

Dans l'exemple ci-dessus, nous vérifions d'abord si le navigateur actuel prend en charge l'API SIMD.js. S'ils sont pris en charge, nous pouvons créer deux tableaux SIMD (simdArray1 et simdArray2) en chargeant des valeurs à partir de tableaux JavaScript standards. Nous effectuons ensuite une multiplication élément par élément sur le tableau SIMD à l'aide de la fonction SIMD.Float32x4.mul(). Enfin, nous extrayons la valeur de la voie à l'aide de la fonction SIMD.Float32x4.extractLane().

La sortie de l'extrait de code dépendra de la prise en charge de SIMD.js par le navigateur. Si SIMD.js est pris en charge, le résultat sera la multiplication élément par élément des deux tableaux, soit [5, 12, 21, 32]. Sinon, le code enregistrera un message indiquant que le navigateur actuel ne prend pas en charge SIMD.

Conclusion

La programmation parallèle en JavaScript à l'aide de Web Workers et SIMD.js ouvre de nouvelles possibilités pour optimiser les performances et gérer les tâches gourmandes en calcul. Web Workers permet à JavaScript d'effectuer des tâches simultanément en arrière-plan, tandis que SIMD.js exploite les calculs SIMD pour des opérations mathématiques plus rapides. En tirant parti de ces techniques de programmation parallèle, les développeurs peuvent rendre les applications JavaScript plus réactives et plus efficaces.

Dans cet article, nous explorons les bases de la programmation parallèle en JavaScript, en nous concentrant sur les Web Workers et SIMD.js. Nous avons discuté de la manière de créer et de communiquer avec des Web Workers, ainsi que des limitations et des avantages qu'ils offrent. De plus, nous avons exploré l'extension SIMD.js, montrant comment effectuer des opérations SIMD sur des tableaux. En exploitant la puissance de la programmation parallèle, les développeurs peuvent libérer tout le potentiel de JavaScript pour effectuer des tâches complexes et gourmandes en ressources.

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!