Node.js知识—如何实现线程睡眠？

本文转载自微信公众号「Nodejs技术栈」，作者五月君。转载本文请联系Nodejs技术栈公众号。

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Node.js 小知识 记录一些工作中或 “Nodejs技术栈” 交流群中大家遇到的一些问题，有时一个小小的问题背后也能延伸出很多新的知识点，解决问题和总结的过程本身也是一个成长的过程，在这里与大家共同分享成长。

使用 JavaScript/Node.js 的开发者如果遇到需要实现延迟的任务，可能会有疑问????️ 为什么这里没有类似 Java 中 Thread.sleep() 这样的方式来实现线程睡眠，本文讲解如何在 Node.js 中实现一个 sleep() 函数。

一：糟糕的 “循环空转”

下面这段代码是糟糕的，Node.js 是以单进程、单线程的方式启动，所有的业务代码都工作在主线程，这样会造成 CPU 持续占用，主线程阻塞对 CPU 资源也是一种浪费，与真正的线程睡眠相差甚远。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. const start = new Date(); 
    2. 
  
  
  
  
  2. while (new Date() - start < 2000) {} 
    3.

 

运行之后如上图所示，CPU 暴涨，同时也会破坏事件循环调度，导致其它任务无法执行。

二：定时器 + Promise 实现 sleep

通过定时器延迟执行函数 setTimeout + Promise 的链式依赖实现，本质是创建一个新的 Promise 对象，待定时器延迟时间到了执行 resolve 函数这时 then 才会执行，这里 Node.js 执行线程是没有进行睡眠的，事件循环和 V8 等都是正常运行的。但这也是目前通用的一种解决方案，因为你不能让主线程阻塞，否则程序就无法继续工作了。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. const sleep = ms => new Promise(resolve => setTimeout(resolve, ms)); 
    2.

在 Node.js 中还可以利用 util 模块提供的 promisify 方法实现，一种快捷方式。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. const { promisify } = require('util'); 
    2. 
  
  
  
  
  2. const sleep = promisify(setTimeout); 
    3.

因为是基于定时器与 Promise 所以也自然是异步的方式了，使用时也要注意，如下所示：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. // async await 的方式 
    2. 
  
  
  
  
  2. async function test() { 
    3. 
  
  
  
  
  3.   console.log(1); 
    4. 
  
  
  
  
  4.   await sleep(3000); 
    5. 
  
  
  
  
  5.   console.log(2); 
    6. 
  
  
  
  
  6. } 
    7. 
  
  
  
  
  7.  
    8. 
  
  
  
  
  8. // Promise 的链式调用方式 
    9. 
  
  
  
  
  9. async function test() { 
    10. 
  
  
  
  
  10.   console.log(1); 
    11. 
  
  
  
  
  11.   sleep(3000).then(() => { 
    12. 
  
  
  
  
  12.     console.log(2); 
    13. 
  
  
  
  
  13.   }); 
    14. 
  
  
  
  
  14. } 
    15.

三：零 CPU 开销真正的事件循环阻止 sleep 实现

ECMA262 草案提供了 Atomics.wait API 来实现线程睡眠，它会真正的阻塞事件循环，阻塞线程直到超时。

该方法 Atomics.wait(Int32Array, index, value[, timeout]) 会验证给定的 Int32Array 数组位置中是否仍包含其值，在休眠状态下会等待唤醒或直到超时，返回一个字符串表示超时还是被唤醒。

同样的因为我们的业务是工作在主线程，避免在主线程中使用，在 Node.js 的工作线程中可以根据实际需要使用。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. /** 
    2. 
  
  
  
  
  2.  * 真正的阻塞事件循环，阻塞线程直到超时，不要在主线程上使用  
    3. 
  
  
  
  
  3.  * @param {Number} ms delay 
    4. 
  
  
  
  
  4.  * @returns {String} ok|not-equal|timed-out 
    5. 
  
  
  
  
  5.  */ 
    6. 
  
  
  
  
  6. function sleep(ms) { 
    7. 
  
  
  
  
  7.   const valid = ms > 0 && ms < Infinity; 
    8. 
  
  
  
  
  8.   if (valid === false) { 
    9. 
  
  
  
  
  9.     if (typeof ms !== 'number' && typeof ms !== 'bigint') { 
    10. 
  
  
  
  
  10.       throw TypeError('ms must be a number'); 
    11. 
  
  
  
  
  11.     } 
    12. 
  
  
  
  
  12.     throw RangeError('ms must be a number that is greater than 0 but less than Infinity'); 
    13. 
  
  
  
  
  13.   } 
    14. 
  
  
  
  
  14.  
    15. 
  
  
  
  
  15.   return Atomics.wait(int32, 0, 0, Number(ms)) 
    16. 
  
  
  
  
  16. } 
    17. 
  
  
  
  
  17.  
    18. 
  
  
  
  
  18. sleep(3000) 
    19.

由于本节我们仅是在讲解 sleep 的实现，所以关于 Atomics.wait 方法睡眠之后如何被其它线程唤醒也不再此处讲了，之后我会写一讲 Node.js 中的工作线程相关文章，到时会再次介绍。

四：基于 N-API 扩展使用 C 语言实现 sleep

通过 Addon 的方式使用 N-API 编写 C/C++ 插件，借助其提供的系统 sleep() 函数实现。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. // sleep.c 
    2. 
  
  
  
  
  2. #include  
    3. 
  
  
  
  
  3. #include  
    4. 
  
  
  
  
  4. #include  
    5. 
  
  
  
  
  5.  
    6. 
  
  
  
  
  6. napi_value sleepFn(napi_env env, napi_callback_info info) { 
    7. 
  
  
  
  
  7.   napi_status status; 
    8. 
  
  
  
  
  8.   size_t argc = 1; 
    9. 
  
  
  
  
  9.   napi_value argv[1]; 
    10. 
  
  
  
  
  10.  
    11. 
  
  
  
  
  11.   status = napi_get_cb_info(env, info, &argc, argv, NULL, NULL); 
    12. 
  
  
  
  
  12.   assert(status == napi_ok); 
    13. 
  
  
  
  
  13.   if (argc < 1) { 
    14. 
  
  
  
  
  14.     napi_throw_type_error(env, NULL, "ms is required"); 
    15. 
  
  
  
  
  15.     return NULL; 
    16. 
  
  
  
  
  16.   } 
    17. 
  
  
  
  
  17.  
    18. 
  
  
  
  
  18.   napi_valuetype valueType; 
    19. 
  
  
  
  
  19.   napi_typeof(env, argv[0], &valueType); 
    20. 
  
  
  
  
  20.   if (valueType != napi_number) { 
    21. 
  
  
  
  
  21.     napi_throw_type_error(env, NULL, "ms must be a number"); 
    22. 
  
  
  
  
  22.     return NULL; 
    23. 
  
  
  
  
  23.   } 
    24. 
  
  
  
  
  24.  
    25. 
  
  
  
  
  25.   int64_t s; 
    26. 
  
  
  
  
  26.   napi_get_value_int64(env, argv[0], &s); 
    27. 
  
  
  
  
  27.   sleep(s); 
    28. 
  
  
  
  
  28.   return NULL; 
    29. 
  
  
  
  
  29. } 
    30. 
  
  
  
  
  30.  
    31. 
  
  
  
  
  31. napi_value init(napi_env env, napi_value exports) { 
    32. 
  
  
  
  
  32.   napi_status status; 
    33. 
  
  
  
  
  33.   napi_property_descriptor descriptor = { 
    34. 
  
  
  
  
  34.     "sleep", 
    35. 
  
  
  
  
  35.     0, 
    36. 
  
  
  
  
  36.     sleepFn, 
    37. 
  
  
  
  
  37.     0, 
    38. 
  
  
  
  
  38.     0, 
    39. 
  
  
  
  
  39.     0, 
    40. 
  
  
  
  
  40.     napi_default, 
    41. 
  
  
  
  
  41.     0 
    42. 
  
  
  
  
  42.   }; 
    43. 
  
  
  
  
  43.   status = napi_define_properties(env, exports, 1, &descriptor); 
    44. 
  
  
  
  
  44.   assert(status == napi_ok); 
    45. 
  
  
  
  
  45.   return exports; 
    46. 
  
  
  
  
  46. } 
    47. 
  
  
  
  
  47.  
    48. 
  
  
  
  
  48. NAPI_MODULE(sleep, init); 
    49.

经过一系列编译之后，引入 .node 文件直接使用。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. // app.js 
    2. 
  
  
  
  
  2. const { sleep } = require('./build/Release/sleep.node'); 
    3. 
  
  
  
  
  3. sleep(3); 
    4.

五：easy-sleep 模块

这是笔者写的一个小模块 https://github.com/qufei1993/easy-sleep，其实也是对以上几种方法的整合，包含了 C 插件的编写，使用如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. // Install 
    2. 
  
  
  
  
  2. npm install easy-sleep -S 
    3. 
  
  
  
  
  3.  
    4. 
  
  
  
  
  4. // Async sleep 
    5. 
  
  
  
  
  5. const { sleep } = require('easy-sleep'); 
    6. 
  
  
  
  
  6. await sleep(3000); 
    7. 
  
  
  
  
  7.  
    8. 
  
  
  
  
  8. // Thread sleep 
    9. 
  
  
  
  
  9. const { Thread } = require('easy-sleep'); 
    10. 
  
  
  
  
  10. Thread.sleep(); 
    11.

 

总结

由于 JavaScript 是单线程的语言，通常我们都是工作在主线程，如果真的让线程睡眠了，事件循环也会被阻塞，后续的程序就无法正常工作了，大多数情况，我们也是简单的对 setTimeout 函数做一些封装实现延迟功能。在浏览器/Node.js 的工作线程下可以根据实际需要决定是否需要工作线程睡眠。

本文标题：Node.js知识—如何实现线程睡眠？
标题路径：http://www.shufengxianlan.com/qtweb/news15/77815.html

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