本篇文章带大家了解一下Node.js中的子进程,介绍一下Node.js中创建子进程的四种方法,希望对大家有所帮助!
众所周知,Node.js 是单线程、异步非阻塞的程序语言,那如何充分利用多核 CPU 的优势呢?这就需要用到 child_process 模块来创建子进程了,在 Node.js 中,有四种方法可以创建子进程:
exec
execFile
spawn
fork
【推荐学习:《nodejs 教程》】
上面四个方法都会返回 ChildProcess
实例(继承自 EventEmitter
),该实例拥有三个标准的 stdio 流:
child.stdin
child.stdout
child.stderr
子进程生命周期内可以注册监听的事件有:
exit
:子进程结束时触发,参数为 code 错误码和 signal 中断信号。
close
:子进程结束并且 stdio 流被关闭时触发,参数同 exit
事件。
disconnect
:父进程调用 child.disconnect()
或子进程调用 process.disconnect()
时触发。
error
:子进程无法创建、或无法被杀掉、或发消息给子进程失败时触发。
message
:子进程通过 process.send()
发送消息时触发。
spawn
:子进程创建成功时触发(Node.js v15.1版本才添加此事件)。
而 exec
和 execFile
方法还额外提供了一个回调函数,会在子进程终止的时候触发。接下来进行详细分析:
exec 方法用于执行 bash 命令,它的参数是一个命令字符串。例如统计当前目录下的文件数量,用 exec 函数的写法为:
const { exec } = require("child_process") exec("find . -type f | wc -l", (err, stdout, stderr) => { if (err) return console.error(`exec error: ${err}`) console.log(`Number of files ${stdout}`) })
exec 会新建一个子进程,然后缓存它的运行结果,运行结束后调用回调函数。
可能你已经想到了,exec 命令是比较危险的,假如把用户提供的字符串作为 exec 函数的参数,会面临命令行注入的风险,例如:
find . -type f | wc -l; rm -rf /;
另外,由于 exec 会在内存中缓存全部的输出结果,当数据比较大的时候,spawn 会是更好的选择。
execFile 和 exec 的区别在于它并不会创建 shell,而是直接执行命令,所以会更高效一点,例如:
const { execFile } = require("child_process") const child = execFile("node", ["--version"], (error, stdout, stderr) => { if (error) throw error console.log(stdout) })
由于没有创建 shell,程序的参数作为数组传入,因此具有较高的安全性。
spawn 函数和 execFile 类似,默认不开启 shell,但区别在于 execFile 会缓存命令行的输出,然后把结果传入回调函数中,而 spawn 则是以流的方式输出,有了流,就能非常方便的对接输入和输出了,例如典型的 wc
命令:
const child = spawn("wc") process.stdin.pipe(child.stdin) child.stdout.on("data", data => { console.log(`child stdout:n${data}`) })
此时就会从命令行 stdin 获取输入,当用户触发回车 + ctrl D
时就开始执行命令,并把结果从 stdout 输出。
wc 是 Word Count 的缩写,用于统计单词数,语法为:
wc [OPTION]... [FILE]...如果在终端上输入 wc 命令并回车,这时候统计的是从键盘输入终端中的字符,再次按回车键,然后按
Ctrl + D
会输出统计的结果。
通过管道还可以组合复杂的命令,例如统计当前目录下的文件数量,在 Linux 命令行中会这么写:
find . -type f | wc -l
在 Node.js 中的写法和命令行一模一样:
const find = spawn("find", [".", "-type", "f"]) const wc = spawn("wc", ["-l"]) find.stdout.pipe(wc.stdin) wc.stdout.on("data", (data) => { console.log(`Number of files ${data}`) })
spawn 有丰富的自定义配置,例如:
const child = spawn("find . -type f | wc -l", { stdio: "inherit", // 继承父进程的输入输出流 shell: true, // 开启命令行模式 cwd: "/Users/keliq/code", // 指定执行目录 env: { ANSWER: 42 }, // 指定环境变量(默认是 process.env) detached: true, // 作为独立进程存在 })
fork 函数是 spawn 函数的变体,使用 fork 创建的子进程和父进程之间会自动创建一个通信通道,子进程的全局对象 process 上面会挂载 send 方法。例如父进程 parent.js 代码:
const { fork } = require("child_process") const forked = fork("./child.js") forked.on("message", msg => { console.log("Message from child", msg); }) forked.send({ hello: "world" })
子进程 child.js 代码:
process.on("message", msg => { console.log("Message from parent:", msg) }) let counter = 0 setInterval(() => { process.send({ counter: counter++ }) }, 1000)
当调用 fork("child.js")
的时候,实际上就是用 node 来执行该文件中的代码,相当于 spawn('node', ['./child.js'])
。
fork 的一个典型的应用场景如下:假如现在用 Node.js 创建一个 http 服务,当路由为 compute
的时候,执行一个耗时的运算。
const http = require("http") const server = http.createServer() server.on("request", (req, res) => { if (req.url === "/compute") { const sum = longComputation() return res.end(Sum is ${sum}) } else { res.end("OK") } }) server.listen(3000);
可以用下面的代码来模拟该耗时的运算:
const longComputation = () => { let sum = 0; for (let i = 0; i < 1e9; i++) { sum += i } return sum }
那么在上线后,只要服务端收到了 compute
请求,由于 Node.js 是单线程的,耗时运算占用了 CPU,用户的其他请求都会阻塞在这里,表现出来的现象就是服务器无响应。
解决这个问题最简单的方法就是把耗时运算放到子进程中去处理,例如创建一个 compute.js
的文件,代码如下:
const longComputation = () => { let sum = 0; for (let i = 0; i < 1e9; i++) { sum += i; } return sum } process.on("message", msg => { const sum = longComputation() process.send(sum) })
再把服务端的代码稍作改造:
const http = require("http") const { fork } = require("child_process") const server = http.createServer() server.on("request", (req, res) => { if (req.url === "/compute") { const compute = fork("compute.js") compute.send("start") compute.on("message", sum => { res.end(Sum is ${sum}) }) } else { res.end("OK") } }) server.listen(3000)
这样的话,主线程就不会阻塞,而是继续处理其他的请求,当耗时运算的结果返回后,再做出响应。其实更简单的处理方式是利用 cluster 模块,限于篇幅原因,后面再展开讲。
掌握了上面四种创建子进程的方法之后,总结了以下三条规律:
更多编程相关知识,请访问:编程视频!!
作者:青灯夜游