Node的多进程和多线程问题

我们知道Node.js是以单线程的模式运行的，但它使用的是事件驱动来处理并发，这样有助于我们在多核cpu的系统上创建多个进程，从而提高性能。

❝面试官：问你Node能开启多线程吗？

你：No problem!

❞

开启多进程

node中开启多进程有两个模块：child_process模块的cluster模块。

child_process模块可以实现子进程，从而实现广义的多进程模式。

在child_process模块中提供了四个创建子进程的方法，区别如下：

• spawn：子进程中执行的是「非node程序」，提供一组参数后，执行的「结果以流的形式返回」。
• execFile：子进程中执行的是「非node程序」，提供一组参数后，执行的「结果以回调的形式返回」。
• exec：子进程中执行的是「非node程序」，提供一组「shell命令」，执行的「结果以回调的形式返回」。
• fork：子进程中执行的是「node程序」，提供一组参数后，执行的「结果以流的形式返回」。

node中的主进程称为「Master」线程，子进程称为「Worker」进程。在创建子进程之后，父子进程就可以开始进行通信。

❝单个Node.js实例运行在单个线程中。为了充分利用多核系统，有时候需要启用一组Node.js进程去处理负载任务。

❞

cluster模块可以创建共享服务器端口的子进程。

工作进程由child_process.fork()方法创建，因此它们可以使用IPC和父进程通信，从而使各进程交替处理连接服务。

进程之间的通信

在NodeJS中，父子进程之间的通信可以通过on('message')和send()方法实现通信。on('nessage')用来监听message事件，使用send()向其他进程发送消息。

❝面试官：多个进程可以监听同一个端口吗

❞

主进程和worker可以监听同一个端口，但是master进程是不会处理具体业务的，因此需要使用worker去处理事务。当网络请求到来的时候，会进行抢占式调度。最后只会有一个master抢到任务并且处理。

除了父子进程之间的通信，还有别的通信方式。大概有如下几种：

• 「stdin/stdout传递json」。是最直接的方式，适用于关联进程之间的通信，无法跨机器。
• 「node原生IPC」。同样的约束。
• 「通过sockets」。这是最通用的方式，有良好的跨环境能力，但存在网络性能消耗的问题。
• 「借助message queue」。是为通信问题而扩展出的一层强大的消息中间件。

开启多线程

worker_threads模块允许使用并行地执行JavaScript的线程。

worker_threads相对于I/O密集型操作是没有太大的帮助的，因为异步的I/O操作比worker线程更有效率，但对于CPU密集型操作的性能会提升很大。

线程间的通信方式有：

• 「共享内存」。线程之间可以共享内存，使用ArrayBuffer或SharedArrayBuffer。
• 「parentPort」。主要用于父子线程通信，通过经典的on('message')，postMessage形式。
• 「MessageChannel」。创建自定义的消息传递通道。

❝与 Web 工作线程和 cluster 模块一样，可以通过线程间的消息传递来实现双向通信。在内部，一个 Worker 具有一对内置的 MessagePort，在创建该 Worker 时它们已经相互关联。虽然父端的 MessagePort 对象没有直接公开，但其功能是通过父线程的 Worker 对象上的 worker.postMessage() 和 worker.on('message') 事件公开的。

要创建自定义的消息传递通道（建议使用默认的全局通道，因为这样可以促进关联点的分离），用户可以在任一线程上创建一个 MessageChannel 对象，并将该 MessageChannel 上的 MessagePort 中的一个通过预先存在的通道传给另一个线程，例如全局的通道。

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总结

• 开启多进程使用**child_process模块或cluster模块，「开启多线程使用」worker_threads模块**。
• 进程创建有四个方法**spawn、exec、execFile、fork。**
• 进程通信方式有**stdin/stdout传递json**、「node原生IPC」、「sockets」、「message queue」。
• 线程通信方式「共享内存、parentPort、MessageChannel」。