聊聊Node.js + worker

通常情况下，Node.js被认为是单线程。由主线程去按照编码顺序一步步执行程序代码，一旦遇到同步代码阻塞，主线程就会被占用，后续的程序代码的执行都会被卡住。没错Node.js的单线程指的是主线程是"单线程"。

为了解决单线程带来的问题，本文的主角worker_threads出现了。worker_threads首次在Node.js v10.5.0作为实验性功能出现，需要命令行带上--experimental-worker才能使用。直到v12.11.0稳定版才能正式使用。

本文将会介绍worker_threads的使用方式，以及利用worker_threads执行斐波那契数列作为实践例子。

先决条件

阅读并食用本文，需要先具备：

• 安装了 Node.js v12.11.0 及以上版本
• 掌握 JavaScript 同步和异步编程的基础知识
• 掌握 Node.js 的工作原理

worker_threads 介绍

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

工作线程对于执行 CPU 密集型的 JavaScript 操作很有用。 它们对 I/O 密集型的工作帮助不大。 Node.js 内置的异步 I/O 操作比工作线程更高效。

与 child_PRocess 或 cluster 不同，worker_threads 可以共享内存。 它们通过传输 ArrayBuffer 实例或共享 SharedArrayBuffer 实例来实现。

由于以下特性，worker_threads已被证明是充分利用CPU性能的最佳解决方案：

• 它们运行具有多个线程的单个进程。

• 每个线程执行一个事件循环。

• 每个线程运行单个 JS 引擎实例。

• 每个线程执行单个 Nodejs 实例。

worker_threads 如何工作

worker_threads通过执行主线程指定的脚本文件来工作。每个线程都在与其他线程隔离的情况下执行。但是，这些线程可以通过消息通道来回传递消息。

主线程使用worker.postMessage()函数使用消息通道，而工作线程使用parentPort.postMessage()函数。

通过官方示例代码加强了解：

const {
  Worker, isMainThread, parentPort, workerData}
     = require('worker_threads');
if (isMainThread) {
  module.exports = function parseJSAsync(script) {
        return new Promise((resolve, reject) =>
 {
      const worker = new Worker(__filename, {
        workerData: script      }
    );
          worker.on('message', resolve);
          worker.on('error', reject);
          worker.on('exIT', (code) =>
 {
        if (code !== 0)          reject(new Error(`Worker stopPEd with exit code ${
code}
    `));
      }
    );
    }
    );
  }
    ;
}
 else {
  const {
 parse }
     = require('some-js-parsing-library');
      const script = workerData;
      parentPort.postMessage(parse(script));
}
    

上述代码主线程与工作线程都使用同一份文件作为执行脚本(__filename为当前执行文件路径)，通过isMainThread来区分主线程与工作线程运行时逻辑。当模块对外暴露方法parseJSAsync被调用时候，都将会衍生子工作线程去执行调用parse函数。

worker_threads 具体使用

在本节使用具体例子介绍worker_threads的使用

创建工作线程脚本文件workerExample.js:

const {
 workerData, parentPort }
 = require('worker_threads')parentPort.postMessage({
 welcome: workerData }
    )

创建主线程脚本文件main.js:

const {
 Worker }
     = require('worker_threads')const runWorker = (workerData) =>
 {
        return new Promise((resolve, reject) =>
 {
        // 引入 workerExample.js `工作线程`脚本文件        const worker = new Worker('./workerExample.js', {
 workerData }
    );
            worker.on('message', resolve);
            worker.on('error', reject);
            worker.on('exit', (code) =>
 {
            if (code !== 0)                reject(new Error(`stopped with  ${
code}
     exit code`));
        }
)    }
)}
    const main = async () =>
 {
        const result = await runWorker('hello worker threads')    console.LOG(result);
}
    main().catch(err =>
     console.error(err))

控制台命令行执行:

node main.js

输出:

{
 welcome: 'hello worker threads' }
    

worker_threads 运算斐波那契数列

在本节中，让我们看一下 CPU 密集型示例，生成斐波那契数列。

如果在没有工作线程的情况下完成此任务，则会随着nth期限的增加而阻塞主线程。

创建工作线程脚本文件worker.js

const {
parentPort, workerData}
     = require("worker_threads");
parentPort.postMessage(getFibonacciNumber(workerData.num))function getFibonacciNumber(num) {
    if (num === 0) {
            return 0;
    }
    else if (num === 1) {
            return 1;
    }
    else {
            return getFibonacciNumber(num - 1) + getFibonacciNumber(num - 2);
    }
}
    

创建主线程脚本文件main.js:

const {
Worker}
     = require("worker_threads");
    let number = 30;
const worker = new Worker("./worker.js", {
workerData: {
num: number}
}
    );
    worker.once("message", result =>
 {
    console.log(`${
number}
th Fibonacci Result: ${
result}
    `);
}
    );
    worker.on("error", error =>
 {
        console.log(error);
}
    );
    worker.on("exit", exitCode =>
 {
    console.log(`It exited with code ${
exitCode}
    `);
}
    )console.log("Execution in main thread");
    

控制台命令行执行:

node main.js

输出:

Execution in main thread30th Fibonacci Result: 832040It exited with code 0

在main.js文件中，我们从类的实例创建一个工作线程，Worker正如我们在前面的示例中看到的那样。

为了得到结果，我们监听 3 个事件，

• message响应工作线程发出消息。
• exit在工作线程停止执行的情况下触发的事件。
• error发生错误时触发。

我们在最后一行main.js，

console.log("Execution in main thread");
    

通过控制台的输出可得，主线程并没有被斐波那契数列运算执行而阻塞。

因此，只要在工作线程中处理 CPU 密集型任务，我们就可以继续处理其他任务而不必担心阻塞主线程。

结论

Node.js 在处理 CPU 密集型任务时一直因其性能而受到批评。通过有效地解决这些缺点，工作线程的引入提高了 Node.js 的功能。

有关worker_threads的更多信息，请在此处访问其官方文档。

思考

文章结束前留下思考，后续会在评论区做补充，欢迎一起讨论。

• worker_threads线程空闲时候会被回收吗?
• worker_threads共享内存如何使用?
• 既然说到线程，那么应该有线程池?

更多node相关知识，请访问：nodejs 教程！

以上就是聊聊Node.js + worker_threads如何实现多线程？（详解）的详细内容，更多请关注其它相关文章！

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