wasm-mt

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Rust 和 WebAssembly 的多线程库。

wasm-mt 帮助您创建和执行基于 Web Worker 的线程。您可以使用 Rust 闭包简单编程线程，并使用 async/await 进行编排。

示例

• wasm-mt-pool - 基于 wasm-mt 的线程池库。 [ 集装箱 | 源代码 ]

您可以在浏览器中运行以下所有应用！

• exec - 如何使用 wasm_mt。 [ 实时 | 源代码 ]
• fib - 使用嵌套线程计算斐波那契数列。 [ 实时 | 源代码 ]
• executors - 使用 wasm_mt 的最小串行/并行执行器。 [ 实时 | 源代码 ]
• parallel - 串行/并行执行器的 Julia 集合基准测试。 [ 实时 | 源代码 ]
• arraybuffers - 使用 WasmMt::new_with_arraybuffers() 的演示。 [ 实时 | 源代码 ]

背景和实现

由 @alexcrichton 编写的题为“Rust 和 Wasm 的多线程”的开创性工作集中在 Web Workers、共享内存 以及 WebAssembly 线程提案 上。共享内存建立在 SharedArrayBuffer 之上，其 在主流浏览器中的可用性 相对有限。此外，rust-wasm 线程实现工作以及线程提案似乎仍在进行中。

相反，基于 Web Worker 的 JavaScript 多线程已得到了 长期的良好支持。经过实验，我们提出了一种 Rust 人体工程学多线程解决方案，它不需要 SharedArrayBuffer。它现在可以在所有主流浏览器上运行，我们将其命名为 wasm-mt。

内部，我们使用 postMessage() Web Worker API（通过 wasm-bindgen 提供的绑定）来初始化生成的线程。并且，重要的是，我们继续使用 postMessage() 来动态地将 Rust 闭包（由 serde_traitobject 序列化）发送到生成的线程。通过这种方式，父线程可以 await 生成线程中执行的闭包的结果。我们发现这种方法在扩展方面也非常灵活。例如，将 WasmMt::Thread 扩展以支持更多定制的线程间通信模式很简单。

但是请注意，与 wasm-bindgen 领导的基于共享内存的多线程工作进行相比，wasm-mt 有一些显著的局限性。与基于共享内存的多线程工作相比，wasm-mt 的效率不高，因为它 不包含 标准线程原语操作的支持

• 基于共享内存的消息传递和互斥锁，
• 原子指令和每个 线程提案 的有效内存管理。

感谢

• wasm-bindgen 开发者
• @alecmocatta 为 serde_traitobject 框架
• swc-project，它简化了 wasm-mt-test 框架的构建

入门指南

需求

• rustc (nightly)
• wasm-pack build 带有 --target no-modules 选项

Cargo.toml

wasm-mt = "0.1"
serde = { version = "1.0", features = ["derive"] }
serde_closure = "0.3"

创建线程

首先，使用 WasmMt 构建器中的 new 创建一个线程，并初始化它

use wasm_mt::prelude::*;

let pkg_js = "./pkg/exec.js"; // path to `wasm-bindgen`'s JS binding
let mt = WasmMt::new(pkg_js).and_init().await.unwrap();

然后，使用 thread 函数创建一个 [wasm_mt::Thread][Thread]，并初始化它

let th = mt.thread().and_init().await.unwrap();

执行线程

使用 exec! 宏，你可以在线程中执行闭包并 await 结果

// fn add(a: i32, b: i32) -> i32 { a + b }

let a = 1;
let b = 2;
let ans = exec!(th, move || {
    let c = add(a, b);

    Ok(JsValue::from(c))
}).await?;
assert_eq!(ans, JsValue::from(3));

你还可以使用 exec! 执行一个 异步闭包

// use wasm_mt::utils::sleep;
// async fn sub(a: i32, b: i32) -> i32 {
//    sleep(1000).await;
//    a - b
// }

let a = 1;
let b = 2;
let ans = exec!(th, async move || {
    let c = sub(a, b).await;

    Ok(JsValue::from(c))
}).await?;
assert_eq!(ans, JsValue::from(-1));

在线程中执行 JavaScript

使用 exec_js! 宏，你可以在线程中执行 JavaScript

let ans = exec_js!(th, "
    const add = (a, b) => a + b;
    return add(1, 2);
").await?;
assert_eq!(ans, JsValue::from(3));

类似地，使用 exec_js_async! 来运行异步 JavaScript

let ans = exec_js_async!(th, "
    const sub = (a, b) => new Promise(resolve => {
        setTimeout(() => resolve(a - b), 1000);
    });
    return await sub(1, 2);
").await?;
assert_eq!(ans, JsValue::from(-1));

创建执行器

通过使用 [wasm_mt:Thread][Thread]，你可以轻松地创建自定义执行器。一个例子是 wasm-mt-pool crate。它提供了一个基于 work stealing 调度策略的 线程池

这里，为了简单起见，我们展示了更直接的执行器的实现：串行执行器和并行执行器。

首先，准备一个包含初始化线程的 Vec<wasm_mt::Thread>

let mut v: Vec<wasm_mt::Thread> = vec![];
for i in 0..4 {
    let th = mt.thread().and_init().await?;
    v.push(th);
}

然后，这里是执行器的实际运行情况。注意，在后一种情况下，我们使用 wasm_bindgen_futures::spawn_local 来并行调度线程。

console_ln!("🚀 serial executor:");
for th in &v {
    console_ln!("starting a thread");
    let ans = exec!(th, move || Ok(JsValue::from(42))).await?;
    console_ln!("ans: {:?}", ans);
}

console_ln!("🚀 parallel executor:");
for th in v {
    spawn_local(async move {
        console_ln!("starting a thread");
        let ans = exec!(th, move || Ok(JsValue::from(42))).await.unwrap();
        console_ln!("ans: {:?}", ans);
    });
}

在开发者控制台中观察每个线程的启动/结束时间

🚀 serial executor:
starting a thread
ans: JsValue(42)
starting a thread
ans: JsValue(42)
starting a thread
ans: JsValue(42)
starting a thread
ans: JsValue(42)
🚀 parallel executor:
(4) starting a thread
(4) ans: JsValue(42)

lib.rs:

使用 wasm-mt 测试 crate 的实用工具。