浅谈Nodejs中的多线程操作-木庄网络博客

本文摘自PHP中文网，作者青灯夜游，侵删。

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。

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)

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', () => {})

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：

1	`process.env.UV_THREADPOOL_SIZE = 64`

一行代码轻松把线程变成 71。

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：

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，更多的是由 Node 底层提供的一些方式来使用多线程。Node 官方说：

You can use the built-in Node Worker Pool by developing a C++ addon. On older versions of Node, build your C++ addon using NAN, and on newer versions use N-API. node-webworker-threads offers a JavaScript-only way to access Node’s Worker Pool.

但是对于 JavaScript 开发者，一直没有一个标准的、好用的方式来使用 Node 的多线程能力。