站長(zhǎng)資訊網(wǎng)本篇文章帶大家了解一下worker_threads 模塊，介紹一下在Node中如何使用worker_threads實(shí)現(xiàn)多線程，以及利用worker_threads執(zhí)行斐波那契數(shù)列作為實(shí)踐例子，希望對(duì)大家有所幫助！
通常情況下，Node.js被認(rèn)為是單線程。由主線程去按照編碼順序一步步執(zhí)行程序代碼，一旦遇到同步代碼阻塞，主線程就會(huì)被占用，后續(xù)的程序代碼的執(zhí)行都會(huì)被卡住。沒(méi)錯(cuò)Node.js的單線程指的是主線程是"單線程"。
為了解決單線程帶來(lái)的問(wèn)題，本文的主角worker_threads出現(xiàn)了。worker_threads首次在Node.js v10.5.0作為實(shí)驗(yàn)性功能出現(xiàn)，需要命令行帶上--experimental-worker才能使用。直到v12.11.0穩(wěn)定版才能正式使用。
本文將會(huì)介紹worker_threads的使用方式，以及利用worker_threads執(zhí)行斐波那契數(shù)列作為實(shí)踐例子。
先決條件
閱讀并食用本文，需要先具備：
- 安裝了
Node.js v12.11.0及以上版本 - 掌握 JavaScript 同步和異步編程的基礎(chǔ)知識(shí)
- 掌握 Node.js 的工作原理
worker_threads 介紹
worker_threads 模塊允許使用并行執(zhí)行 JavaScript 的線程。
工作線程對(duì)于執(zhí)行 CPU 密集型的 JavaScript 操作很有用。 它們對(duì) I/O 密集型的工作幫助不大。 Node.js 內(nèi)置的異步 I/O 操作比工作線程更高效。
與 child_process 或 cluster 不同，worker_threads 可以共享內(nèi)存。 它們通過(guò)傳輸 ArrayBuffer 實(shí)例或共享 SharedArrayBuffer 實(shí)例來(lái)實(shí)現(xiàn)。
由于以下特性，worker_threads已被證明是充分利用CPU性能的最佳解決方案：
-
它們運(yùn)行具有多個(gè)線程的單個(gè)進(jìn)程。
-
每個(gè)線程執(zhí)行一個(gè)事件循環(huán)。
-
每個(gè)線程運(yùn)行單個(gè) JS 引擎實(shí)例。
-
每個(gè)線程執(zhí)行單個(gè) Nodejs 實(shí)例。
worker_threads 如何工作
worker_threads通過(guò)執(zhí)行主線程指定的腳本文件來(lái)工作。每個(gè)線程都在與其他線程隔離的情況下執(zhí)行。但是，這些線程可以通過(guò)消息通道來(lái)回傳遞消息。
主線程使用worker.postMessage()函數(shù)使用消息通道，而工作線程使用parentPort.postMessage()函數(shù)。
通過(guò)官方示例代碼加強(qiáng)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)); }
上述代碼主線程與工作線程都使用同一份文件作為執(zhí)行腳本(__filename為當(dāng)前執(zhí)行文件路徑)，通過(guò)isMainThread來(lái)區(qū)分主線程與工作線程運(yùn)行時(shí)邏輯。當(dāng)模塊對(duì)外暴露方法parseJSAsync被調(diào)用時(shí)候，都將會(huì)衍生子工作線程去執(zhí)行調(diào)用parse函數(shù)。
worker_threads 具體使用
在本節(jié)使用具體例子介紹worker_threads的使用
創(chuàng)建工作線程腳本文件workerExample.js:
const { workerData, parentPort } = require('worker_threads') parentPort.postMessage({ welcome: workerData })
創(chuàng)建主線程腳本文件main.js:
const { Worker } = require('worker_threads') const runWorker = (workerData) => { return new Promise((resolve, reject) => { // 引入 workerExample.js `工作線程`腳本文件 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 ${code} exit code`)); }) }) } const main = async () => { const result = await runWorker('hello worker threads') console.log(result); } main().catch(err => console.error(err))
控制臺(tái)命令行執(zhí)行:
node main.js
輸出:
{ welcome: 'hello worker threads' }
worker_threads 運(yùn)算斐波那契數(shù)列
在本節(jié)中，讓我們看一下 CPU 密集型示例，生成斐波那契數(shù)列。
如果在沒(méi)有工作線程的情況下完成此任務(wù)，則會(huì)隨著nth期限的增加而阻塞主線程。
創(chuàng)建工作線程腳本文件worker.js
const {parentPort, workerData} = require("worker_threads"); parentPort.postMessage(getFibonacciNumber(workerData.num)) function getFibonacciNumber(num) { if (num === 0) { return 0; } else if (num === 1) { return 1; } else { return getFibonacciNumber(num - 1) + getFibonacciNumber(num - 2); } }
創(chuàng)建主線程腳本文件main.js:
const {Worker} = require("worker_threads"); let number = 30; const worker = new Worker("./worker.js", {workerData: {num: number}}); worker.once("message", result => { console.log(`${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");
控制臺(tái)命令行執(zhí)行:
node main.js
輸出:
Execution in main thread 30th Fibonacci Result: 832040 It exited with code 0
在main.js文件中，我們從類的實(shí)例創(chuàng)建一個(gè)工作線程，Worker正如我們?cè)谇懊娴氖纠锌吹降哪菢印?/p>
為了得到結(jié)果，我們監(jiān)聽(tīng) 3 個(gè)事件，
message響應(yīng)工作線程發(fā)出消息。exit在工作線程停止執(zhí)行的情況下觸發(fā)的事件。error發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)觸發(fā)。
我們?cè)谧詈笠恍?code>main.js，
console.log("Execution in main thread");
通過(guò)控制臺(tái)的輸出可得，主線程并沒(méi)有被斐波那契數(shù)列運(yùn)算執(zhí)行而阻塞。
因此，只要在工作線程中處理 CPU 密集型任務(wù)，我們就可以繼續(xù)處理其他任務(wù)而不必?fù)?dān)心阻塞主線程。
結(jié)論
Node.js 在處理 CPU 密集型任務(wù)時(shí)一直因其性能而受到批評(píng)。通過(guò)有效地解決這些缺點(diǎn)，工作線程的引入提高了 Node.js 的功能。
有關(guān)worker_threads的
