Parallel JS: Javascript wird multithreaded

Javascript wird üblicherweise in einem Thread ausgeführt. Blockiert eine Funktion diesen, müssen alle anderen warten, auch wenn andere CPU-Kerne nichts zu tun haben. Parallel JS soll das ändern und dafür sorgen, dass Javascript Multi-Core-Prozessoren effizient nutzt.

Artikel veröffentlicht am 21. März 2013, 10:16 Uhr, Jens Ihlenfeld

Parallel JS landet im Entwicklungszweig von Firefox. (Bild: Niko Matsakis)

Firefox erhält als erster Browser Funktionen zur parallelen Verarbeitung von Javascript in mehreren Threads, wie Mozilla-Entwickler Niko Matsakis schreibt, der zusammen mit Kollegen an Parallel JS arbeitet. Bei dem Forschungsprojekt geht es darum, Ansätze zu finden, um Javascript parallel in mehreren Threads ausführen zu können. Ein erster großer Patch dazu wurde jetzt in den Entwicklungszweig von Firefox aufgenommen.

Der Ansatz ist nicht mit dem von Webworkern zu verwechseln, die Entwicklern schon länger erlauben, Javascript-Funktionen in einem zusätzlichen Thread auszuführen. Vielmehr setzt Parallel JS Webworker voraus, denn bei Parallel Js erzeugt ein Javascript-Worker mehrere Child-Tasks, stellt dann seine Arbeit ein und nimmt sie erst wieder auf, wenn die "Kinder" ihre Ergebnisse zurückgelegt haben. Da es keine gute Idee wäre, den UI-Thread des Browsers anzuhalten, lässt sich Parallel JS nur innerhalb von Webworkern nutzen.

Entwickler sollen sich um die eigentliche Parallelisierung nicht kümmern müssen. Stattdessen sollen ihnen neue APIs zur Verfügung gestellt werden, die dann intern parallel arbeiten.

Ein Beispiel dafür ist Parallelarray: Dieses stellt ähnliche Funktionen wie ein Array-Objekt bereit die aber parallel abgearbeitet werden. Der Vorteil: Mehrere CPU-Kerne können Berechnungen auf unterschiedlichen Teilen eines solchen Parallelarray gleichzeitig ausführen. Der Nachteil: Es lässt sich nicht vorhersagen, in welcher Reihenfolge die Aktionen ausgeführt werden.

Dabei setzten die Parallel-JS-Entwickler mittlerweile auf einen als "Self-Hosted" beschriebenen Ansatz. Statt die neuen Funktionen der Javascript-Engine in C++ zu implementieren, werden diese Teile der Javascript-Engine selbst in Javascript implementiert. Das macht die Implementierung deutlich einfacher, da viele Sonderbehandlungen, die in C++ durchgeführt werden, so von der Javascript-Engine automatisch vorgenommen werden müssen. Zwar gilt C++ im Vergleich zu Javascript als schneller, doch das gelte nur, wenn dabei C++-Datenstrukturen verarbeitet würden, so Matsakis. Da die Datenstrukturen in Javascript aber zum Teil deutlich komplexer sind, greift der C++-Code oft auf sehr allgemeine Helferfunktionen zurück. So kommt es dazu, dass eine in C++ geschrieben Funktion deutlich langsamer sein kann als eine entsprechende Javascript-Funktion, die vom Just-in-Time-Compiler verarbeitet wird.

Aktueller Firefox-Patch ist erst der Anfang

Der jetzt in den Entwicklungszweig von Firefox integrierte Code stellt allerdings nur eine Art ersten Entwurf in Sachen Parallel JS dar, das Projekt selbst ist schon etwas weiter. Der Code unterstützt derzeit nur kleine Teile von Javascript und es gibt keine Anhaltspunkte, um festzustellen, ob der eigene Code parallel ausgeführt wurde oder nicht. Auch wurde der Code noch nicht optimiert, so dass die parallele Ausführung manchmal sogar langsamer sein kann als die sequentielle Ausführung.

Mittelfristig soll Parallel JS in der Lage sein, einfachen Javascript-Code, Matsakis spricht von "plain vanilla Javascript", parallel auszuführen. Was unter "plain vanilla" konkret zu verstehen ist, gilt es aber noch herauszufinden. Ein wesentlicher Aspekt wird aber sein, dass der entsprechende Code nur mit Javascript-Objekten arbeitet und nicht mit DOM-Objekten interagiert.

Langfristig geht es Matsakis darum, Parallelität so einfach und omnipräsent zu machen wie möglich. Es soll eine Vielzahl paralleler APIs für unterschiedliche Situationen geben und Code soll parallel und effizient in mehreren Browsern laufen. Matsakis geht davon aus, dass sich die APIs bis dahin noch verändern werden. Beispielswiese wird diskutiert, vorhandene Typen wie Array um neue Methoden zu erweitern, statt einen neuen Typ wie Parallelarray einzuführen.

Matsakis hat in den vergangenen Monaten viele Ideen und Konzepte zu Parallel JS in seinem Blog Baby Steps erläutert. Zudem hat er den ersten Teil einer Serie an Blogeinträgen zur Implementierung von Parallel JS veröffentlicht.