浅谈Nodejs中的多线程操作

文章2022-10-05131 人已阅来源:网络

虽说nodejs是单线程的,但是它还是容许多线程操作,下面本篇文章给大家从 Node 线程说起,谈谈Nodejs中的多线程操作,介绍一下worker_threads模板。

浅谈Nodejs中的多线程操作

本文测试使用环境:
系统:macOS Mojave 10.14.2
CPU:4 核 2.3 GHz
Node: 10.15.1

【推荐学习:《nodejs 教程》】

从 Node 线程说起

一般人理解 Node 是单线程的,所以 Node 启动后线程数应该为 1,我们做实验看一下。【推荐学习:《nodejs 教程》】

setInterval(() => {
  console.log(new Date().getTime())
}, 3000)

浅谈Nodejs中的多线程操作

可以看到 Node 进程占用了 7 个线程。为什么会有 7 个线程呢?

我们都知道,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,但 Javascript 的宿主环境,无论是 Node 还是浏览器都是多线程的。

Node 有两个编译器:
full-codegen:简单快速地将 js 编译成简单但是很慢的机械码。
Crankshaft:比较复杂的实时优化编译器,编译高性能的可执行代码。

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:

const fs = require('fs')

setInterval(() => {
    console.log(new Date().getTime())
}, 3000)

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

浅谈Nodejs中的多线程操作

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:

process.env.UV_THREADPOOL_SIZE = 64

一行代码轻松把线程变成 71。

浅谈Nodejs中的多线程操作

cluster 是多线程吗?

Node 的单线程也带来了一些问题,比如对 cpu 利用不足,某个未捕获的异常可能会导致整个程序的退出等等。因为 Node 中提供了 cluster 模块,cluster 实现了对 child_process 的封装,通过 fork 方法创建子进程的方式实现了多进程模型。比如我们最常用到的 pm2 就是其中最优秀的代表。

我们看一个 cluster 的 demo:

const cluster = require('cluster');
const http = require('http');
const numCPUs = require('os').cpus().length;

if (cluster.isMaster) {
  console.log(`主进程 ${process.pid} 正在运行`);
  for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {
    cluster.fork();
  }

  cluster.on('exit', (worker, code, signal) => {
    console.log(`工作进程 ${worker.process.pid} 已退出`);
  });
} else {
  // 工作进程可以共享任何 TCP 连接。
  // 在本例子中,共享的是 HTTP 服务器。
  http.createServer((req, res) => {
    res.writeHead(200);
    res.end('Hello World');
  }).listen(8000);
  console.log(`工作进程 ${process.pid} 已启动`);
}

这个时候看下活动监视器:

浅谈Nodejs中的多线程操作

一共有 9 个进程,其中一个主进程,cpu 个数 x cpu 核数 = 2 x 4 = 8 个 子进程。

所以无论 child_process 还是 cluster,都不是多线程模型,而是多进程模型。虽然开发者意识到了单线程模型的问题,但是没有从根本上解决问题,而且提供了一个多进程的方式来模拟多线程。从前面的实验可以看出,虽然 Node (V8)本身是具有多线程的能力的,但是开发者并不能很好的利用这个能力!