Node.js 多进程

Node.js child_process 模块提供了创建子进程的机制

众所周知,Node.js 以单线程的模式运行,使用事件驱动来处理并发

Node.js 这种机制助于我们在多核 cpu 的系统上创建多个子进程,从而提高性能

Node.js 每个子进程都有三个流对象:

  1. child.stdin
  2. child.stdout
  3. child.stderr

这三个流对象可以共享父进程的 stdio 流,或者也可以是独立的被导流的流对象

Node.js child_process 模块可以创建子进程

引入 child_process 模块

  const child_process = require('child_process');

child_process 模块主要方法

  1. exec

     child_process.exec()
    

    使用子进程执行命令,缓存子进程的输出,并将子进程的输出以回调函数参数的形式返回

  2. spawn

     child_process.spawn()
    

    使用指定的命令行参数创建新进程。

  3. fork

    child_process.fork()

    fork() 是 spawn() 的特殊形式,用于在子进程中运行的模块,如 fork('./son.js') 相当于 spawn('node', ['./son.js'])

    与spawn方法不同的是,fork会在父进程与子进程之间,建立一个通信管道,用于进程之间的通信

exec() 方法

child_process.exec() 使用子进程执行命令,缓存子进程的输出,并将子进程的输出以回调函数参数的形式返回

语法

Node.js child_process.exec 语法格式如下

child_process.exec(command[, options], callback)

exec() 方法返回最大的缓冲区,并等待进程结束,一次性返回缓冲区的内容

参数列表

  1. command
    字符串, 将要运行的命令,参数使用空格隔开
  2. options
    一个对象,可以有下面的属性:
    • cwd 字符串,子进程的当前工作目录
    • env 对象 环境变量键值对
    • encoding 字符串,字符编码(默认: 'utf8')
    • shell 字符串,将要执行命令的 Shell(默认: 在 UNIX 中为 /bin/sh, 在 Windows 中为 cmd.exe, Shell 应当能识别 -c 开关在 UNIX 中,或 /s /c 在 Windows 中。 在Windows 中,命令行解析应当能兼容 cmd.exe
    • timeout,数字,超时时间(默认: 0)
    • maxBuffer,数字, 在 stdout 或 stderr 中允许存在的最大缓冲(二进制),如果超出那么子进程将会被杀死 (默认: 200*1024)
    • killSignal ,字符串,结束信号(默认:'SIGTERM')
    • uid,数字,设置用户进程的 ID
    • gid,数字,设置进程组的 ID
  3. callback
    回调函数,包含三个参数 error, stdout 和 stderr

范例

我们创建两个 js 文件 main.jssupport.js

两个文件内容如下

support.js

/*
 * filename: main.js
 * author: 简单教程(www.twle.cn)
 * Copyright © 2015-2065 www.twle.cn. All rights reserved.
*/

console.log("进程 " + process.argv[2] + " 执行。" );

main.js

/*
 * filename: main.js
 * author: 简单教程(www.twle.cn)
 * Copyright © 2015-2065 www.twle.cn. All rights reserved.
*/

const fs = require('fs');
const child_process = require('child_process');

for(var i=0; i<3; i++) {
   var workerProcess = child_process.exec('node support.js '+i,
      function (error, stdout, stderr) {
         if (error) {
            console.log(error.stack);
            console.log('Error code: '+error.code);
            console.log('Signal received: '+error.signal);
         }
         console.log('stdout: ' + stdout);
         console.log('stderr: ' + stderr);
      });

      workerProcess.on('exit', function (code) {
      console.log('子进程已退出,退出码 '+code);
   });
}

运行以上 Node.js 脚本,输出结果如下

$ node main.js
子进程已退出,退出码 0
子进程已退出,退出码 0
子进程已退出,退出码 0
stdout: 进程 2 执行。

stderr: 
stdout: 进程 0 执行。

stderr: 
stdout: 进程 1 执行。

stderr: 

spawn() 方法

Node.js child_process.spawn 使用指定的命令行参数创建新进程

语法

Node.js child_process.spawn 语法格式如下

child_process.spawn(command[, args][, options])

spawn() 方法返回流 (stdout & stderr),在进程返回大量数据时使用

进程一旦开始执行时 spawn() 就开始接收响应

参数列表

  1. command
    将要运行的命令
  2. args
    Array 字符串参数数组
  3. options
    一个字典对象,可以包含以下属性
    1. cwd String : 子进程的当前工作目录
    2. env Object : 环境变量键值对
    3. stdio Array|String : 子进程的 stdio 配置
    4. detached Boolean : 这个子进程将会变成进程组的领导
    5. uid Number : 设置用户进程的 ID
    6. gid Number : 设置进程组的 ID

范例

我们创建两个 js 文件 main.js 和 support.js

两个文件内容如下

support.js

/*
 * filename: main.js
 * author: 简单教程(www.twle.cn)
 * Copyright © 2015-2065 www.twle.cn. All rights reserved.
*/

console.log("进程 " + process.argv[2] + " 执行。" );

main.js

/*
 * filename: main.js
 * author: 简单教程(www.twle.cn)
 * Copyright © 2015-2065 www.twle.cn. All rights reserved.
*/

const fs = require('fs');
const child_process = require('child_process');

for(var i=0; i<3; i++) {
   var workerProcess = child_process.spawn('node', ['support.js', i]);

   workerProcess.stdout.on('data', function (data) {
      console.log('stdout: ' + data);
   });

   workerProcess.stderr.on('data', function (data) {
      console.log('stderr: ' + data);
   });

   workerProcess.on('close', function (code) {
      console.log('子进程已退出,退出码 '+code);
   });
}

运行以上 Node.js 脚本,输出结果如下

$ node main.js
stdout: 进程 0 执行。

stdout: 进程 1 执行。

stdout: 进程 2 执行。

子进程已退出,退出码 0
子进程已退出,退出码 0
子进程已退出,退出码 0

fork 方法

Node.js child_process.fork 方法是 spawn() 方法的特殊形式,用于创建进程

语法

child_process.fork(modulePath[, args][, options])

for() 方法返回的对象除了拥有 Child Process 实例的所有方法,还有一个内建的通信信道

参数列表

  1. modulePath
    String,将要在子进程中运行的模块
  2. args
    Array 字符串参数数组
  3. options
    一个字典对象,可以有包含以下属性
    • cwd String 子进程的当前工作目录
    • env Object 环境变量键值对
    • execPath String 创建子进程的可执行文件
    • execArgv Array 子进程的可执行文件的字符串参数数组(默认: process.execArgv)
    • silent Boolean 如果为true,子进程的stdinstdoutstderr将会被关联至父进程,否则,它们将会从父进程中继承。(默认为:false
    • uid Number 设置用户进程的 ID
    • gid Number 设置进程组的 ID

范例

我们创建两个 js 文件 main.js 和 support.js

两个文件内容如下

support.js

/*
 * filename: main.js
 * author: 简单教程(www.twle.cn)
 * Copyright © 2015-2065 www.twle.cn. All rights reserved.
*/

console.log("进程 " + process.argv[2] + " 执行。" );

main.js

/*
 * filename: main.js
 * author: 简单教程(www.twle.cn)
 * Copyright © 2015-2065 www.twle.cn. All rights reserved.
*/

const fs = require('fs');
const child_process = require('child_process');

for(var i=0; i<3; i++) {
   var worker_process = child_process.fork("support.js", [i]);    

   worker_process.on('close', function (code) {
      console.log('子进程已退出,退出码 ' + code);
   });
}

运行以上 Node.js 脚本,输出结果如下

$ node main.js
进程 1 执行。
进程 0 执行。
进程 2 执行。
子进程已退出,退出码 0
子进程已退出,退出码 0
子进程已退出,退出码 0
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