nodejs的误区

Posted 2020-11-14 单先生

线程

线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，首先我们要清楚线程是隶属于进程的，被包含于进程之中。一个线程只能隶属于一个进程，但是一个进程是可以拥有多个线程的。

单线程

单线程就是一个进程只开一个线程

javascript 就是属于单线程，程序顺序执行(这里暂且不提JS异步)，可以想象一下队列，前面一个执行完之后，后面才可以执行，当你在使用单线程语言编码时切勿有过多耗时的同步操作，否则线程会造成阻塞，导致后续响应无法处理。你如果采用 Javascript 进行编码时候，请尽可能的利用Javascript异步操作的特性。

 

单线程的一些说明

• Node.js 虽然是单线程模型，但是其基于事件驱动、异步非阻塞模式，可以应用于高并发场景，避免了线程创建、线程之间上下文切换所产生的资源开销。

• 当你的项目中需要有大量计算，CPU 耗时的操作时候，要注意考虑开启多进程来完成了。

• Node.js 开发过程中，错误会引起整个应用退出，应用的健壮性值得考验，尤其是错误的异常抛出，以及进程守护是必须要做的。

• 单线程无法利用多核CPU，但是后来Node.js 提供的API以及一些第三方工具相应都得到了解决，文章后面都会讲到。

 

child_process 模块与cluster 模块总结

child_process 模块实现多进程，而cluster 模块实现主从模式创建主线程，和cluster.fork方法来创建子进程

 

Node.js 线程

Node.js关于单线程的误区

1. const http = require(\'http\');

2.  

3. const server = http.createServer();

4. server.listen(3000,()=>{

5. process.title=\'程序员成长指北测试进程\';

6. console.log(\'进程id\',process.pid)

7. })

仍然看本文第一段代码，创建了http服务，开启了一个进程，都说了Node.js是单线程，所以 Node 启动后线程数应该为 1，但是为什么会开启7个线程呢？难道Javascript不是单线程不知道小伙伴们有没有这个疑问？

解释一下这个原因：

Node 中最核心的是 v8 引擎，在 Node 启动后，会创建 v8 的实例，这个实例是多线程的。

• 主线程：编译、执行代码。

• 编译/优化线程：在主线程执行的时候，可以优化代码。

• 分析器线程：记录分析代码运行时间，为 Crankshaft 优化代码执行提供依据。

• 垃圾回收的几个线程。

所以大家常说的 Node 是单线程的指的是 JavaScript 的执行是单线程的(开发者编写的代码运行在单线程环境中)，但 Javascript 的宿主环境，无论是 Node 还是浏览器都是多线程的因为libuv中有线程池的概念存在的，libuv会通过类似线程池的实现来模拟不同操作系统的异步调用，这对开发者来说是不可见的。

某些异步 IO 会占用额外的线程

还是上面那个例子，我们在定时器执行的同时，去读一个文件：

1. const fs = require(\'fs\')

2. setInterval(() => {

3. console.log(new Date().getTime())

4. }, 3000)

5.  

6. fs.readFile(\'./index.html\', () => {})

线程数量变成了 11 个，这是因为在 Node 中有一些 IO 操作（DNS，FS）和一些 CPU 密集计算（Zlib，Crypto）会启用 Node 的线程池，而线程池默认大小为 4，因为线程数变成了 11。我们可以手动更改线程池默认大小：

1. process.env.UV_THREADPOOL_SIZE = 64

一行代码轻松把线程变成 71。

Libuv

Libuv 是一个跨平台的异步IO库，它结合了UNIX下的libev和Windows下的IOCP的特性，最早由Node的作者开发，专门为Node提供多平台下的异步IO支持。Libuv本身是由C++语言实现的，Node中的非苏塞IO以及事件循环的底层机制都是由libuv实现的。

 IOCP，说白了 IOCP 就是一个消息队列。我们设想一下，如果事先开好 N 个线程，让它们 hold 住，将所有用户的请求都投递到一个消息队列中去。让后这 N 个线程逐一从消息队列中去取出消息并加以处理。这样一来，就可以避免对没有用户请求都开新线程，不仅减少了线程的资源，也提高了线程的利用率。

libuv架构图

 

 

 

在Window环境下，libuv直接使用Windows的IOCP来实现异步IO。在非Windows环境下，libuv使用多线程来模拟异步IO。

注意下面我要说的话，Node的异步调用是由libuv来支持的，以上面的读取文件的例子，读文件实质的系统调用是由libuv来完成的，Node只是负责调用libuv的接口，等数据返回后再执行对应的回调方法。

Node.js 线程创建

直到 Node 10.5.0 的发布，官方才给出了一个实验性质的模块 worker_threads 给 Node 提供真正的多线程能力。

先看下简单的 demo：

1. const {

2. isMainThread,

3. parentPort,

4. workerData,

5. threadId,

6. MessageChannel,

7. MessagePort,

8. Worker

9. } = require(\'worker_threads\');

10.  

11. function mainThread() {

12. for (let i = 0; i < 5; i++) {

13. const worker = new Worker(__filename, { workerData: i });

14. worker.on(\'exit\', code => { console.log(`main: worker stopped with exit code ${code}`); });

15. worker.on(\'message\', msg => {

16. console.log(`main: receive ${msg}`);

17. worker.postMessage(msg + 1);

18. });

19. }

20. }

21.  

22. function workerThread() {

23. console.log(`worker: workerDate ${workerData}`);

24. parentPort.on(\'message\', msg => {

25. console.log(`worker: receive ${msg}`);

26. }),

27. parentPort.postMessage(workerData);

28. }

29.  

30. if (isMainThread) {

31. mainThread();

32. } else {

33. workerThread();

34. }

上述代码在主线程中开启五个子线程，并且主线程向子线程发送简单的消息。

由于 worker_thread 目前仍然处于实验阶段，所以启动时需要增加 --experimental-worker flag，运行后观察活动监视器，开启了5个子线程

 

worker_thread 模块

workerthread 核心代码（地址https://github.com/nodejs/node/blob/master/lib/workerthreads.js）worker_thread 模块中有 4 个对象和 2 个类，可以自己去看上面的源码。

• isMainThread: 是否是主线程，源码中是通过 threadId === 0 进行判断的。

• MessagePort: 用于线程之间的通信，继承自 EventEmitter。

• MessageChannel: 用于创建异步、双向通信的通道实例。

• threadId: 线程 ID。

• Worker: 用于在主线程中创建子线程。第一个参数为 filename，表示子线程执行的入口。

• parentPort: 在 worker 线程里是表示父进程的 MessagePort 类型的对象，在主线程里为 null

• workerData: 用于在主进程中向子进程传递数据（data 副本）