深入理解Node.js 进程与线程(8000字长文彻底搞懂)

前言

进程与线程是一个程序员的必知概念，面试经常被问及，但是一些文章内容只是讲讲理论知识，可能一些小伙伴并没有真的理解，在实际开发中应用也比较少。本篇文章除了介绍概念，通过Node.js 的角度讲解进程与线程，并且讲解一些在项目中的实战的应用，让你不仅能迎战面试官还可以在实战中完美应用。

文章导览

面试会问

• Node.js是单线程吗?
• Node.js 做耗时的计算时候，如何避免阻塞?
• Node.js如何实现多进程的开启和关闭?
• Node.js可以创建线程吗?
• 你们开发过程中如何实现进程守护的?
• 除了使用第三方模块，你们自己是否封装过一个多进程架构?

进程

进程Process是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础，进程是线程的容器(来自百科)。进程是资源分配的最小单位。我们启动一个服务、运行一个实例，就是开一个服务进程，例如 Java 里的 JVM 本身就是一个进程，Node.js 里通过 node app.js 开启一个服务进程，多进程就是进程的复制(fork)，fork 出来的每个进程都拥有自己的独立空间地址、数据栈，一个进程无法访问另外一个进程里定义的变量、数据结构，只有建立了 IPC 通信，进程之间才可数据共享。

• Node.js开启服务进程例子

const http = require('http');  
const server = http.createServer(); 
server.listen(3000,()=>{ 
    process.title='程序员成长指北测试进程'; 
    console.log('进程id',process.pid) 
}) 

运行上面代码后，以下为 Mac 系统自带的监控工具 “活动监视器” 所展示的效果，可以看到我们刚开启的 Nodejs 进程 7663

线程

线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，首先我们要清楚线程是隶属于进程的，被包含于进程之中。一个线程只能隶属于一个进程，但是一个进程是可以拥有多个线程的。

单线程

单线程就是一个进程只开一个线程

Javascript 就是属于单线程，程序顺序执行(这里暂且不提JS异步)，可以想象一下队列，前面一个执行完之后，后面才可以执行，当你在使用单线程语言编码时切勿有过多耗时的同步操作，否则线程会造成阻塞，导致后续响应无法处理。你如果采用 Javascript 进行编码时候，请尽可能的利用Javascript异步操作的特性。

经典计算耗时造成线程阻塞的例子

const http = require('http'); 
const longComputation = () => { 
  let sum = 0; 
  for (let i = 0; i < 1e10; i++) { 
    sum += i; 
  }; 
  return sum; 
}; 
const server = http.createServer(); 
server.on('request', (req, res) => { 
  if (req.url === '/compute') { 
    console.info('计算开始',new Date()); 
    const sum = longComputation(); 
    console.info('计算结束',new Date()); 
    return res.end(`Sum is ${sum}`); 
  } else { 
    res.end('Ok') 
  } 
}); 
 
server.listen(3000); 
//打印结果 
//计算开始 2019-07-28T07:08:49.849Z 
//计算结束 2019-07-28T07:09:04.522Z 

的时候，如果想要调用其他的路由地址比如127.0.0.1/大约需要15秒时间，也可以说一个用户请求完第一个compute接口后需要等待15秒，这对于用户来说是极其不友好的。下文我会通过创建多进程的方式child_process.fork 和cluster 来解决解决这个问题。

单线程的一些说明

• Node.js 虽然是单线程模型，但是其基于事件驱动、异步非阻塞模式，可以应用于高并发场景，避免了线程创建、线程之间上下文切换所产生的资源开销。
• 当你的项目中需要有大量计算，CPU 耗时的操作时候，要注意考虑开启多进程来完成了。
• Node.js 开发过程中，错误会引起整个应用退出，应用的健壮性值得考验，尤其是错误的异常抛出，以及进程守护是必须要做的。
• 单线程无法利用多核CPU，但是后来Node.js 提供的API以及一些第三方工具相应都得到了解决，文章后面都会讲到。

Node.js 中的进程与线程

Node.js 是 Javascript 在服务端的运行环境，构建在 chrome 的 V8 引擎之上，基于事件驱动、非阻塞I/O模型，充分利用操作系统提供的异步 I/O 进行多任务的执行，适合于 I/O 密集型的应用场景，因为异步，程序无需阻塞等待结果返回，而是基于回调通知的机制，原本同步模式等待的时间，则可以用来处理其它任务，

科普：在 Web 服务器方面，著名的 Nginx 也是采用此模式(事件驱动)，避免了多线程的线程创建、线程上下文切换的开销，Nginx 采用 C 语言进行编写，主要用来做高性能的 Web 服务器，不适合做业务。

Web业务开发中，如果你有高并发应用场景那么 Node.js 会是你不错的选择。

（编辑：ASP站长网）