Node.js中的进程与线程

1. 回顾进程和线程的定义

  • 进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位。

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  • 线程（Thread）是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。

2. Node.js的单线程

Node特点主线程是单线程的 一个进程只开一个主线程,基于事件驱动的、异步非阻塞I/O，可以应用于高并发场景。

Nodejs中没有多线程，为了充分利用多核cpu,可以使用子进程实现内核的负载均衡，那我们就要解决以下问题：

  • Node.js 做耗时的计算时候阻塞问题。

  • Node.js如何开启多进程。

  • 开发过程中如何实现进程守护。

3. 场景实例

 
 
 
    
  
  
  
  1. const http = require('http'); http.createServer((req,res)=>{     if(req.url === '/sum'){ // 求和         let sum = 0;         for(let i = 0 ; i < 10000000000 ;i++){             sum+=i;         }         res.end(sum+'')     }else{         res.end('end');     } }).listen(3000); // 这里我们先访问/sum，在新建一个浏览器页卡访问/  // 会发现要等待/sum路径处理后才能处理/路径   
    2.

4. 开启进程

Node.js 进程创建，是通过child_process模块实现的：

  • child_process.spawn(） 异步生成子进程。

  • child_process.fork() 产生一个新的Node.js进程，并使用建立的IPC通信通道调用指定的模块，该通道允许在父级和子级之间发送消息。

  • child_process.exec() 产生一个shell并在该shell中运行命令。

  • child_process.execFile() 无需产生shell。

4.1. spawn

spawn 产卵，可以通过此方法创建一个子进程：

 
 
 
    
  
  
  
  1. let { spawn } = require("child_process"); let path = require("path"); // 通过node命令执行sub_process.js文件 let childProcess = spawn("node",['sub_process.js'], {   cwd: path.resolve(__dirname, "test"), // 找文件的目录是test目录下   stdio: [0, 1, 2]  }); // 监控错误 childProcess.on("error", function(err) {   console.log(err); }); // 监听关闭事件 childProcess.on("close", function() {   console.log("close"); }); // 监听退出事件 childProcess.on("exit", function() {   console.log("exit"); });  
    2.   
  
  
  2. stido 这个属性非常有特色，这里我们给了0，1，2这三个值分别对应住进程的 process.stdin ， process.stdout 和 process.stderr 这代表着主进程和子进程共享标准输入和输出： 
    3.  
 
 
 
 
 
    
  
  
  
  1. let childProcess = spawn("node",['sub_process.js'], {   cwd: path.resolve(__dirname, "test"), // 找文件的目录是test目录下   stdio: [0, 1, 2]  });  
    2.

可以在当前进程下打印 sub_process.js 执行结果默认在不提供stdio参数时为 stdio:['pipe'] ，也就是只能通过流的方式实现进程之间的通信：

 
 
 
    
  
  
  
  1. let { spawn } = require("child_process"); let path = require("path"); // 通过node命令执行sub_process.js文件 let childProcess = spawn("node",['sub_process.js'], {   cwd: path.resolve(__dirname, "test"),   stdio:['pipe'] // 通过流的方式 }); // 子进程读取写入的数据 childProcess.stdout.on('data',function(data){     console.log(data); }); // 子进程像标准输出中写入 process.stdout.write('hello');  
    2.

使用 ipc 方式通信，设置值为 stdio:['pipe','pipe','pipe','ipc'] 可以通过 on('message') 和 send 方式进行通信：

 
 
 
    
  
  
  
  1. let { spawn } = require("child_process"); let path = require("path"); // 通过node命令执行sub_process.js文件 let childProcess = spawn("node",['sub_process.js'], {   cwd: path.resolve(__dirname, "test"),   stdio:['pipe','pipe','pipe','ipc'] // 通过流的方式 }); // 监听消息 childProcess.on('message',function(data){     console.log(data); }); // 发送消息 process.send('hello');  
    2.

还可以传入 ignore 进行忽略，传入 inherit 表示默认共享父进程的标准输入和输出。

产生独立进程:

 
 
 
    
  
  
  
  1. let { spawn } = require("child_process"); let path = require("path"); // 通过node命令执行sub_process.js文件 let child = spawn('node',['sub_process.js'],{     cwd:path.resolve(__dirname,'test'),     stdio: 'ignore',     detached:true // 独立的线程 }); child.unref(); // 放弃控制  
    2.

4.2. fork

衍生新的进程,默认就可以通过 ipc 方式进行通信：

 
 
 
    
  
  
  
  1. let { fork } = require("child_process"); let path = require("path"); // 通过node命令执行sub_process.js文件 let childProcess = fork('sub_process.js', {   cwd: path.resolve(__dirname, "test"), }); childProcess.on('message',function(data){     console.log(data); });  
    2.

fork 是基于 spawn 的，可以多传入一个 silent 属性来设置是否共享输入和输出。

fork原理：

 
 
 
    
  
  
  
  1. function fork(filename,options){     let stdio = ['inherit','inherit','inherit']     if(options.silent){ // 如果是安静的  就忽略子进程的输入和输出         stdio = ['ignore','ignore','ignore']     }     stdio.push('ipc'); // 默认支持ipc的方式     options.stdio = stdio     return spawn('node',[filename],options) }  
    2.

到了这里我们就可以解决“3.场景实例”中的场景实例了：

 
 
 
    
  
  
  
  1. const http = require('http'); const {fork} = require('child_process'); const path = require('path'); http.createServer((req,res)=>{     if(req.url === '/sum'){         let childProcess = fork('calc.js',{             cwd:path.resolve(__dirname,'test')         });         childProcess.on('message',function(data){             res.end(data+'');         })     }else{         res.end('ok');     } }).listen(3000);  
    2.

4.3. execFile

通过 node 指令，直接执行某个文件：

 
 
 
    
  
  
  
  1. let childProcess = execFile("node",['./test/sub_process'],function(err,stdout,stdin){     console.log(stdout);  });  
    2.

内部调用的是  spawn 方法。

4.4. exec

 
 
 
    
  
  
  
  1. let childProcess = exec("node './test/sub_process'",function(err,stdout,stdin){     console.log(stdout) });  
    2.

内部调用的是 execFile ，其实以上三个方法都是基于 spawn 的。

5. cluster

Node.js的单个实例在单个线程中运行。为了利用多核系统，用户有时会希望启动Node.js进程集群来处理负载。 自己通过进程来实现集群。

子进程与父进程共享HTTP服务器 fork实现：

 
 
 
    
  
  
  
  1. let http = require('http'); let {     fork } = require('child_process'); let fs = require('fs'); let net = require('net'); let path = require('path'); let child = fork(path.join(__dirname, '8.child.js')); let server = net.createServer(); server.listen(8080, '127.0.0.1', function () {     child.send('server', server);     console.log('父进程中的服务器已经创建');     let httpServer = http.createServer();     httpServer.on('request', function (req, res) {         if (req.url != '/favicon.ico') {             let sum = 0;             for (let i = 0; i < 100000; i++) {                 sum += 1;             }             res.write('客户端请求在父进程中被处理。');             res.end('sum=' + sum);         }     });     httpServer.listen(server); });  
    2.  
 
 
 
 
 
    
  
  
  
  1. let http = require('http'); process.on('message', function (msg, server) {     if (msg == 'server') {         console.log('子进程中的服务器已经被创建');         let httpServer = http.createServer();         httpServer.on('request', function (req, res) {             if (req.url != '/favicon.ico') {                 sum = 0;                 for (let i = 0; i < 10000; i++) {                     sum += i;                 }                 res.write('客户端请求在子进程中被处理');                 res.end('sum=' + sum);             }         });         httpServer.listen(server);     } });  
    2.

进程与父进程共享socket对象：

 
 
 
    
  
  
  
  1. let {     fork } = require('child_process'); let path = require('path'); let child = fork(path.join(__dirname, '11.socket.js')); let server = require('net').createServer(); server.on('connection', function (socket) {     if (Date.now() % 2 == 0) {         child.send('socket', socket);     } else {         socket.end('客户端请求被父进程处理!');     } }); server.listen(41234, );  
    2.  
 
 
 
 
 
    
  
  
  
  1. process.on('message', function (m, socket) {     if (m === 'socket') {         socket.end('客户端请求被子进程处理.');     } });  
    2.

使用cluster模块更加方便：

 
 
 
    
  
  
  
  1. let cluster = require("cluster"); let http = require("http"); let cpus = require("os").cpus(). 
    2.

标题名称：Node.js中的进程与线程
链接URL：http://www.shufengxianlan.com/qtweb/news45/158445.html

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