聊聊Node.js + worker_threads如何实现多线程？（详解）
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 thread 30th Fibonacci Result: 832040 It 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！