Node.js 之多进程

2023-10-17 11:17:16

虽然Node.js 是以单线程的模式运行的，但它可以使用事件驱动来处理并发，这样有助于在多核 cpu 的系统上创建多个子进程，从而提高性能。每个子进程总是带有三个流对象：child.stdin, child.stdout 和child.stderr。他们可能会共享父进程的 stdio 流，或者也可以是独立的被导流的流对象。Node 提供了 child_process 模块来创建子进程，方法如下：

exec - child_process.exec 使用子进程执行命令，缓存子进程的输出，并将子进程的输出以回调函数参数的形式返回。
spawn - child_process.spawn 使用指定的命令行参数创建新进程。
fork - child_process.fork 是 spawn()的特殊形式，用于在子进程中运行的模块，如 fork('./son.js') 相当于 spawn('node', ['./son.js']) 。与spawn方法不同的是，fork会在父进程与子进程之间，建立一个通信管道，用于进程之间的通信。

exec() 方法

child_process.exec 使用子进程执行命令，缓存子进程的输出，并将子进程的输出以回调函数参数的形式返回。语法如下所示：

child_process.exec(command[, options], callback)

参数

参数说明如下：

command： 字符串，将要运行的命令，参数使用空格隔开

options ：对象，可以是：

cwd ，字符串，子进程的当前工作目录
env，对象环境变量键值对
encoding ，字符串，字符编码（默认： 'utf8'）
shell ，字符串，将要执行命令的 Shell（默认: 在 UNIX 中为/bin/sh，在 Windows 中为cmd.exe， Shell 应当能识别 -c开关在 UNIX 中，或 /s /c 在 Windows 中。在Windows 中，命令行解析应当能兼容cmd.exe）
timeout，数字，超时时间（默认： 0）
maxBuffer，数字，在 stdout 或 stderr 中允许存在的最大缓冲（二进制），如果超出那么子进程将会被杀死（默认: 200*1024）
killSignal ，字符串，结束信号（默认：'SIGTERM'）
uid，数字，设置用户进程的 ID
gid，数字，设置进程组的 ID

callback ：回调函数，包含三个参数error, stdout 和 stderr。

exec() 方法返回最大的缓冲区，并等待进程结束，一次性返回缓冲区的内容。创建两个 js 文件 support.js 和 master.js。

support.js 文件代码：

console.log("进程 " + process.argv[2] + " 执行。" );

master.js 文件代码：

import child_process from 'child_process'
 
for(var i=0; i<3; i++) {
    var workerProcess = child_process.exec('node support.js '+i, function (error, stdout, stderr) {
        if (error) {
            console.log(error.stack);
            console.log('Error code: '+error.code);
            console.log('Signal received: '+error.signal);
        }
        console.log('stdout: ' + stdout);
        console.log('stderr: ' + stderr);
    });
 
    workerProcess.on('exit', function (code) {
        console.log('子进程已退出，退出码 '+code);
    });
}

执行以上代码，输出结果为：

$ node master.js 
子进程已退出，退出码 0
stdout: 进程 1 执行。

stderr: 
子进程已退出，退出码 0
stdout: 进程 0 执行。

stderr: 
子进程已退出，退出码 0
stdout: 进程 2 执行。

stderr:

spawn() 方法

child_process.spawn 使用指定的命令行参数创建新进程，语法格式如下：

child_process.spawn(command[, args][, options])

参数

参数说明如下：

command： 将要运行的命令

args： Array 字符串参数数组

options Object

cwd String 子进程的当前工作目录
env Object 环境变量键值对
stdio Array|String 子进程的 stdio 配置
detached Boolean 这个子进程将会变成进程组的领导
uid Number 设置用户进程的 ID
gid Number 设置进程组的 ID

spawn() 方法返回流 (stdout & stderr)，在进程返回大量数据时使用。进程一旦开始执行时 spawn() 就开始接收响应。master.js 文件代码：

import child_process from 'child_process'
 
for(var i=0; i<3; i++) {
   var workerProcess = child_process.spawn('node', ['support.js', i]);
 
   workerProcess.stdout.on('data', function (data) {
      console.log('stdout: ' + data);
   });
 
   workerProcess.stderr.on('data', function (data) {
      console.log('stderr: ' + data);
   });
 
   workerProcess.on('close', function (code) {
      console.log('子进程已退出，退出码 '+code);
   });
}

执行以上代码，输出结果为：

$ node master.js stdout: 进程 0 执行。

子进程已退出，退出码 0
stdout: 进程 1 执行。

子进程已退出，退出码 0
stdout: 进程 2 执行。

子进程已退出，退出码 0

fork 方法

child_process.fork 是 spawn() 方法的特殊形式，用于创建进程，语法格式如下：

child_process.fork(modulePath[, args][, options])

参数

参数说明如下：

modulePath： String，将要在子进程中运行的模块

args： Array 字符串参数数组

options：Object

cwd String 子进程的当前工作目录
env Object 环境变量键值对
execPath String 创建子进程的可执行文件
execArgv Array 子进程的可执行文件的字符串参数数组（默认： process.execArgv）
silent Boolean 如果为true，子进程的stdin，stdout和stderr将会被关联至父进程，否则，它们将会从父进程中继承。（默认为：false）
uid Number 设置用户进程的 ID
gid Number 设置进程组的 ID

返回的对象除了拥有ChildProcess实例的所有方法，还有一个内建的通信信道。master.js 文件代码：

import child_process from 'child_process'

for (var i = 0; i < 3; i++) {
    var worker_process = child_process.fork("support.js", [i]);

    worker_process.on('close', function (code) {
        console.log('子进程已退出，退出码 ' + code);
    });
}

执行以上代码，输出结果为：

$ node master.js 
进程 0 执行。
子进程已退出，退出码 0
进程 1 执行。
子进程已退出，退出码 0
进程 2 执行。
子进程已退出，退出码 0

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exec() 方法

参数

spawn() 方法

参数

fork 方法

参数

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