這篇文章主要介紹Node.js中的多線程和多進程是什么，文中介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們一定要看完！

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Node.js 是一個免費的跨平臺 JavaScript 運行時環(huán)境，盡管它本質(zhì)上是單線程的，但是可以在后臺使用多個線程來執(zhí)行異步代碼。

由于 Node.js 的非阻塞性質(zhì)，不同的線程執(zhí)行不同的回調(diào)，這些回調(diào)首先委托給事件循環(huán)。 Node.js 運行時負責(zé)處理所有這一切。

為什么要使用NodeJS？

JavaScript 最初是作為一種單線程編程語言構(gòu)建的，僅在 Web 瀏覽器中運行。這意味著在一個過程中，只有一組指令能夠在給定的時間執(zhí)行。

僅在當前代碼塊的執(zhí)行完成后，才移至下一個代碼塊。但是，JavaScript 的單線程性質(zhì)使實現(xiàn)變得容易。

最初，JavaScript 對于僅用于向網(wǎng)站添加少量交互。所以并沒有對多線程的需求。但是時代已經(jīng)變了，用戶要求也越來越高，JavaScript 已成為“Web 上流行的編程語言”。

多線程現(xiàn)在變得很普遍。由于 JavaScript 是單線程語言，因此無法在其中實現(xiàn)多線程。幸運的是，在這種情況下，有一個很好的解決方法：Node.js。

Node.js 框架并不少，這要歸功于 JavaScript 運行時環(huán)境（尤其是 JavaScript）的普遍流行。在繼續(xù)本文之前，讓我們了解一些有關(guān) Node.js 的重要觀點：

1. 可以用 send 函數(shù)將消息從子進程傳遞到其他子進程和主進程
2. 支持 fork 多個進程
3. 主進程和子進程之間不共享狀態(tài)

為什么要 fork 進程？

在兩種情況下，我們需要 fork 一個流程：

1. 通過將任務(wù)委派給其他進程來提高速度
2. 用于釋放內(nèi)存和卸載單個進程

可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到子進程，也可以將其送回。

Node.js 的方式

Node.js 使用兩種類型的線程：

1. 通過事件循環(huán)處理主線程，
2. 工作池中有許多輔助線程

事件循環(huán)負責(zé)獲取回調(diào)或函數(shù)，并將其注冊以供將來執(zhí)行。它與正確的 JavaScript 代碼在同一線程中運行。一旦 JavaScript 操作阻塞了線程，事件循環(huán)也會被阻塞。

工作池是一個執(zhí)行模型，負責(zé)產(chǎn)生和處理不同的線程。它同步執(zhí)行任務(wù)，然后將結(jié)果返回到事件循環(huán)，最后事件循環(huán)將結(jié)果提供給回調(diào)。

總而言之，工作池負責(zé)異步 I/O 操作，即與系統(tǒng)磁盤和網(wǎng)絡(luò)的交互。像 fs 和 crypto 這樣的模塊是使用工作池的主要模塊。

由于工作池是在 libuv 庫中實現(xiàn)的，Node.js 在 JS 和 C++ 之間進行內(nèi)部通信時會稍有延遲。不過這幾乎是不可察覺的。

一切都很好，直到我們遇到同步執(zhí)行復(fù)雜操作的要求。任何需要大量時間執(zhí)行的函數(shù)都會導(dǎo)致主線程阻塞。

如果程序具有多個占用大量 CPU 的函數(shù)，將會導(dǎo)致服務(wù)器吞吐量的顯著下降。在最壞的情況下，服務(wù)器將會失去響應(yīng)，并且無法將任務(wù)委派給工作池。

諸如 AI、大數(shù)據(jù)和機器學(xué)習(xí)之類的領(lǐng)域無法從 Node.js 中受益，因為這些操作阻塞了主線程，并使服務(wù)器失去響應(yīng)。但是這隨著 Node.js v10.5.0 的到來而改變，該版本增加了對多線程的支持。

并發(fā)和 CPU 綁定任務(wù)的挑戰(zhàn)

在 JavaScript 中建立并發(fā)可能很困難。允許多個線程訪問相同的內(nèi)存會導(dǎo)致競爭狀態(tài)，這不僅使故障難以重現(xiàn)，而且解決起來也很困難。

Node.js 最初被實現(xiàn)為基于異步 I/O 的服務(wù)器端平臺。通過簡單地消除線程需求，這使很多事情變得容易。是的，Node.js 程序是單線程的，但不是典型的方式。

我們可以在 Node.js 中并行運行，但是不需要創(chuàng)建線程。操作系統(tǒng)和虛擬機共同并行使用 I/O，然后在需要將數(shù)據(jù)發(fā)送回 JavaScript 代碼時，JS 代碼在單個線程中運行。

除 JS 代碼外，所有內(nèi)容均在 Node.js 中并行運行。與異步塊不同，JS 的同步塊總是一次執(zhí)行一次。與代碼執(zhí)行相比，等待 JS 中產(chǎn)生 I/O 事件所話費的時間要多得多。

Node.js 程序僅調(diào)用所需的函數(shù)或回調(diào)，而不會阻止其他代碼的執(zhí)行。最初 JavaScript 和 Node.js 都不打算處理 CPU 密集型或 CPU 綁定的任務(wù)。

當代碼最少時，執(zhí)行將會是敏捷的。但是計算量越大，執(zhí)行速度就越慢。

如果你仍然嘗試在 JS 和 Node 中完成 CPU 密集型任務(wù)，那么將會使瀏覽器中的 UI 凍結(jié)并對所有 I/O 事件進行排隊處理。盡管如此，我們已經(jīng)走了很遠?，F(xiàn)在有了 worker_threads 模塊。

worker_threads 模塊使多線程變得簡單

Node.js v10.5.0 于 2018 年 6 月發(fā)布，引入了 worker_threads 模塊。它有助于在流行的 JavaScript 運行時環(huán)境中實現(xiàn)并發(fā)。該模塊允許創(chuàng)建功能齊全的多線程 Node.js 應(yīng)用。

從技術(shù)上講，工作線程是在單獨的線程中產(chǎn)生的一些代碼。要開始使用輔助線程，需要先導(dǎo)入 worker_threads 模塊。之后需要創(chuàng)建 Worker 類的實例以創(chuàng)建工作線程。

創(chuàng)建 Worker 類的實例時，有兩個參數(shù)：

1. 第一個參數(shù)提供擴展名 .js 或 .mjs 的文件路徑，其中包含工作程序線程的代碼，
2. 第二個參數(shù)提供了一個包含 workerData 屬性的對象，該屬性包含工作線程開始執(zhí)行時將訪問的數(shù)據(jù)

輔助線程能夠調(diào)度多個消息事件。因此，回調(diào)方法優(yōu)先于返回 promise。

工作線程之間的通信是基于事件的，即偵聽器設(shè)置為在工作線程發(fā)送事件后立即調(diào)用。最常見的 4 個事件是：

worker.on('error', (error) => {});

1. 當工作線程中有未捕獲的異常時發(fā)出。接下來工作線程終止，并且該錯誤可以作為回調(diào)中的第一個參數(shù)使用。

worker.on('exit', (exitCode) => {})

1. 當輔助線程退出時發(fā)出。如果在工作線程中調(diào)用了 process.exit()，則會將 exitCode 提供給回調(diào)。如果 worker.terminate() 終止工作線程，則代碼為 1。

worker.on('message', (data) => {});

1. 當工作線程將數(shù)據(jù)發(fā)送到父線程時發(fā)出。

worker.on('online', () => {});

1. 當工作線程停止解析 JS 代碼并開始執(zhí)行時發(fā)出。盡管不常用，但 online 事件在特定情況下可能會提供更多信息。

使用工作線程的方式

有兩種使用工作線程的方法：

• 方法 1 – 涉及產(chǎn)生工作線程，執(zhí)行其代碼并將結(jié)果發(fā)送到父線程。此方法需要每次為新任務(wù)從頭創(chuàng)建新的 worker 線程。
• 方法 2 – 涉及生成 worker 線程并為消息事件設(shè)置偵聽器。每次觸發(fā)該消息時，輔助線程都會執(zhí)行代碼，并將結(jié)果發(fā)送回父線程。輔助線程保持活動狀態(tài)，以備將來使用。

方法 2 也被稱為工作池。這是因為該方法涉及創(chuàng)建 worker 的工作池，先讓他們等待，并在需要時去調(diào)度消息事件來執(zhí)行任務(wù)。

由于從頭創(chuàng)建工作線程需要創(chuàng)建虛擬機以及解析和執(zhí)行代碼，因此官方 Node.js 文檔 建議采用方法 2。此外，方法 2 更為實用，比方法 1 更有效。

worker_threads 模塊中可用的重要屬性

• isMainThread – 當不在工作線程內(nèi)操作時，此屬性為 true。如果需要，則可以在 worker 文件的開頭包含一個簡單的 if 語句。這樣可以確保它僅作為工作線程運行。
• parentPort – MessagePort 的實例，用于與父線程進行通信。
• threadId – 分配給工作線程的唯一標識符。
• workerData – 包含在 worker 線程的構(gòu)造函數(shù)中的數(shù)據(jù)。

Node.js 中的多進程

為了使 Node.js 利用多核系統(tǒng)的功能，可以用一些進程。流行的 javascript 運行時環(huán)境中有稱被為 cluster 的模塊，該模塊提供對多進程的支持。

使用 cluster 模塊可以產(chǎn)生多個子進程，這些子進程可以共享一個公共端口。當子進程投入使用時，使用 NodeJS 的系統(tǒng)可以處理更大的工作量。

后端的 Node.js

互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為全球數(shù)以百萬計公司的選平臺。因此，為使一家企業(yè)發(fā)揮大潛力，并在此過程中脫穎而出，必須擁有強大的網(wǎng)絡(luò)形象。

這一切都始于一個強大而直觀的網(wǎng)站。要打造一個完美無瑕的網(wǎng)站，重要的是選擇最佳的前端和后端技術(shù)。盡管本質(zhì)上是單線程的，但 Node.js 是開發(fā)后端 Web 服務(wù)的選。

盡管有大量的后端多線程選擇，但知名公司還是喜歡 Node.js。這是因為 Node.js 提供了在 JavaScript 中使用多線程的變通方法，而 JavaScript 已經(jīng)是“Web上最流行的編程語言”。

總結(jié)

worker_threads 模塊提供了一種在 Node.js 程序中實現(xiàn)多線程的簡便方法。通過將繁重的計算委派給工作線程，可以顯著提高服務(wù)器的吞吐量。

借助對多線程的支持，Node.js 將繼續(xù)吸引越來越多的來自 AI、大數(shù)據(jù)和機器學(xué)習(xí)等計算密集型領(lǐng)域的開發(fā)人員、工程師和其他專業(yè)人員。

以上是Node.js中的多線程和多進程是什么的所有內(nèi)容，感謝各位的閱讀！希望分享的內(nèi)容對大家有幫助，更多相關(guān)知識，歡迎關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)-成都網(wǎng)站建設(shè)公司行業(yè)資訊頻道！

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