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Node.js的多线程实现

2023-07-04 18:16:26 深夜i -- --

Node js 多线程实现并行处理线程池

Node.js是一种基于JavaScript语言的轻量级服务器端开发工具，其独特的非阻塞I/O模型和事件驱动机制，使其成为构建高并发、高性能及可扩展Web应用的首选框架之一。然而，由于Node.js的单线程执行模型，多线程编程在Node.js中显得尤为重要。

Node.js原生并不支持多线程，但借助第三方库的支持，我们可以很容易地在Node.js中实现多线程。下面介绍几种可用的多线程实现方案：

1. 子进程（child_process）模块

child_process模块是Node.js中用于创建子进程的模块，它提供了四个单独的函数来创建子进程：spawn()、exec()、execFile()和fork()。其中fork()函数是最常见的用于实现多线程的方式，因为它基于child_process的spawn()函数，并且允许在父进程和子进程之间共享数据。

例如，我们可以使用fork()函数来创建一个子进程，并在该子进程中执行一个耗时的计算任务：


// parent.js
const { fork } = require('child_process');
const child = fork('./child.js');
child.on('message', (message) => {
 console.log(`parent received message: ${message}`);
});
child.send('start');
// child.js
process.on('message', (message) => {
 if (message === 'start') {
  console.log('child received message: start');
  const result = fibonacci(43);
  process.send(result);
 }
});
function fibonacci(n) {
 if (n < 2) return 1;
 return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
}

2. 联机模型（Cluster）模块

cluster模块是Node.js内置的多进程管理工具，它允许我们同时启动多个Node.js进程，并且它们可以共享同一个端口，从而达到多线程的效果。cluster 模块只能在 Unix 系统和 Windows 系统的 Cygwin 环境上使用。

例如，下面是一个使用cluster模块创建多线程Node.js服务器的示例：


const cluster = require('cluster');
const http = require('http');
const numCPUs = require('os').cpus().length;
if (cluster.isMaster) {
 console.log(`Master ${process.pid} is running`);
 // Fork workers
 for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {
  cluster.fork();
 }
 cluster.on('exit', (worker, code, signal) => {
  console.log(`worker ${worker.process.pid} died`);
 });
} else {
 // Workers can share any TCP connection
 // In this case it is an HTTP server
 http.createServer((req, res) => {
  res.writeHead(200);
  res.end('hello world\n');
 }).listen(8000);
 console.log(`Worker ${process.pid} started`);
}

3. Worker Threads模块

在Node.js 10.x中，引入了一个新的API，称为Worker Threads模块。这个模块可以创建真正意义上的线程，并且这些线程可以在第二个V8环境中运行，从而获得更好的性能。

例如，下面是一个使用Worker Threads模块创建多线程Node.js服务器的示例：


const { Worker } = require('worker_threads');
function runService(workerData) {
 return new Promise((resolve, reject) => {
  const worker = new Worker('./worker.js', { workerData });
  worker.on('message', resolve);
  worker.on('error', reject);
  worker.on('exit', (code) => {
   if (code !== 0)
    reject(new Error(`Worker stopped with exit code ${code}`));
  })
 });
}
(async () => {
 const result = await Promise.all([
  runService('100'),
  runService('200'),
  runService('300')
 ]);
 console.log(result);
})();

以上就是三种常见的Node.js多线程实现方式，根据不同的业务需求和场景的不同，我们可以选择最合适的一种方案。需要注意的是，多线程虽然可以带来更好的性能和执行效率，但也会带来更大的CPU和内存负担，因此需要注意资源的合理分配和使用。

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