Web Workers と SIMD.js を使用した JavaScript での並列プログラミング

JavaScript は、クライアント側とサーバー側の両方で実行できる多用途のプログラミング言語です。従来、JavaScript はシングルスレッド方式でタスクを実行するため、計算量の多い操作を効率的に処理する能力が制限されていました。しかし、Web テクノロジーの進歩により、Web Workers と SIMD.js を使用することで JavaScript での並列プログラミングが可能になりました。この記事は、Web Workers と SIMD.js に焦点を当てて JavaScript の並列プログラミングの概念を紹介し、その使用法を説明するコード例を提供することを目的としています。

並列プログラミングについて理解する

並列プログラミングでは、タスクを同時に実行できる小さなサブタスクに分割することで、複数のリソースを利用してパフォーマンスを向上させます。 JavaScript では、並列プログラミングは、複雑な計算、データ処理、シミュレーションを含むタスクに特に役立ちます。並列処理を活用することで、開発者は最新のマルチコア プロセッサを活用し、タスクをより効率的に実行できます。

ネットワークワーカー

Web ワーカーを使用すると、JavaScript コードを別のバックグラウンド スレッドで実行できるため、並列処理が可能になります。ユーザー操作とレンダリングを処理するメイン UI スレッドとは異なり、Web ワーカーは独立して実行され、UI スレッドをブロックしません。これにより、ユーザー インターフェイスの応答性に影響を与えることなく、計算負荷の高いタスクを実行できるようになります。

Web ワーカーの作成

Web ワーカーを作成するには、ワーカー コード専用の新しい JavaScript ファイルを作成する必要があります。

Web Worker を使用して数値の階乗を計算する例を考えてみましょう。 ＃＃＃＃＃＃例＃＃＃

以下に示すコードを考えてみましょう。

リーリー

以下は、worker.js コードです。

リーリー

イラスト

上記の例では、メインの JavaScript ファイル main.js は Worker コンストラクターを使用して新しい Web ワーカーを作成し、別のファイル worker.js でワーカーのコードを指定します。 postMessage() メソッドはワーカー スレッドにデータを送信し、

onmessage

イベント ハンドラーはワーカー スレッドによって計算された結果を受け取ります。

制限とコミュニケーション

Web ワーカーには、DOM に直接アクセスできない、同期操作を実行できないなどの制限があります。ただし、postMessage() メソッドと onmessage イベント ハンドラーを介して、メイン スレッドとワーカー スレッド間の通信メカニズムを提供します。これにより、メインスレッドとワーカースレッドの間でデータが交換され、結果が返されるようになります。

SIMD.js

単一命令複数データ (SIMD) は、ベクトル化を使用して複数の操作を同時に実行できる並列コンピューティング テクノロジです。 SIMD.js は、SIMD 計算をサポートする JavaScript 拡張機能であり、集中的な数学的計算を含むタスクのパフォーマンスを向上させます。

SIMD データ型

SIMD.js では、

SIMD.Float32x4

や

SIMD.Int32x4 などの新しいデータ型が導入されており、それぞれ 4 つの浮動小数点値と整数値のベクトルを表します。これらのデータ型により、複数のデータ要素を同時に並列計算できます。 SIMD.js はこれらのベクトル上で動作し、計算を効率的に実行し、最新の CPU の並列処理能力を活用します。 SIMD操作の実行

SIMD 演算を実行して 2 つの配列を要素ごとに乗算する方法を示す例を見てみましょう。 ＃＃＃＃＃＃例＃＃＃

以下に示すコードを考えてみましょう。

リーリー

イラスト

上記の例では、まず現在のブラウザが SIMD.js API をサポートしているかどうかを確認します。サポートされている場合は、通常の JavaScript 配列から値をロードすることで 2 つの SIMD 配列 (simdArray1 と simdArray2) を作成できます。次に、SIMD.Float32x4.mul() 関数を使用して、SIMD 配列に対して要素ごとの乗算を実行します。最後に、SIMD.Float32x4.extractLane() 関数を使用してレーン値を抽出します。

コード スニペットの出力は、ブラウザーの SIMD.js サポートによって異なります。 SIMD.js がサポートされている場合、出力は 2 つの配列の要素ごとの乗算、つまり [5, 12, 21, 32] になります。それ以外の場合、コードは現在のブラウザが SIMD をサポートしていないことを示すメッセージをログに記録します。

＃＃＃結論は＃＃＃

Web Workers と SIMD.js を使用した JavaScript での並列プログラミングは、パフォーマンスを最適化し、計算負荷の高いタスクを処理するための新たな可能性を開きます。 Web ワーカーを使用すると、JavaScript がバックグラウンドでタスクを同時に実行できるようになり、SIMD.js は SIMD 計算を利用して数学演算を高速化します。これらの並列プログラミング手法を活用することで、開発者は JavaScript アプリケーションの応答性と効率性を高めることができます。

この記事では、Web ワーカーと SIMD.js に焦点を当てて、JavaScript での並列プログラミングの基本について説明します。 Web ワーカーの作成方法と通信方法、および Web ワーカーが提供する制限と利点について説明しました。さらに、SIMD.js 拡張機能を調査し、配列に対して SIMD 操作を実行する方法を示しました。並列プログラミングの力を利用することで、開発者は JavaScript の可能性を最大限に引き出し、複雑でリソースを大量に消費するタスクを完了できます。

以上がWeb Workers と SIMD.js を使用した JavaScript での並列プログラミングの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。