Node.js 多進程

我們都知道 Node.js 是以單線程的模式運行的，但它使用的是事件驅動來處理併發，這樣有助於我們在多核 cpu 的系統上創建多個子進程，從而提高性能。

每個子進程總是帶有三個流對象：child.stdin, child.stdout 和child.stderr。他們可能會共用父進程的 stdio 流，或者也可以是獨立的被導流的流對象。

Node 提供了 child_process 模組來創建子進程，方法有：

  • exec - child_process.exec 使用子進程執行命令，緩存子進程的輸出，並將子進程的輸出以回調函數參數的形式返回。

  • spawn - child_process.spawn 使用指定的命令行參數創建新進程。

  • fork - child_process.fork 是 spawn()的特殊形式，用於在子進程中運行的模組，如 fork('./son.js') 相當於 spawn('node', ['./son.js']) 。與spawn方法不同的是，fork會在父進程與子進程之間，建立一個通信管道，用於進程之間的通信。

exec() 方法

child_process.exec 使用子進程執行命令，緩存子進程的輸出，並將子進程的輸出以回調函數參數的形式返回。

語法如下所示：

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

參數

參數說明如下：

command： 字串， 將要運行的命令，參數使用空格隔開

options ：對象，可以是：

  • cwd ，字串，子進程的當前工作目錄
  • env，對象 環境變數鍵值對
  • encoding ，字串，字元編碼（默認： 'utf8'）
  • shell ，字串，將要執行命令的 Shell（默認: 在 UNIX 中為/bin/sh， 在 Windows 中為cmd.exe， Shell 應當能識別 -c開關在 UNIX 中，或 /s /c 在 Windows 中。 在Windows 中，命令行解析應當能相容cmd.exe）
  • timeout，數字，超時時間（默認： 0）
  • maxBuffer，數字， 在 stdout 或 stderr 中允許存在的最大緩衝（二進位），如果超出那麼子進程將會被殺死 （默認: 200*1024）
  • killSignal ，字串，結束信號（默認：'SIGTERM'）
  • uid，數字，設置用戶進程的 ID
  • gid，數字，設置進程組的 ID

callback ：回調函數，包含三個參數error, stdout 和 stderr。

exec() 方法返回最大的緩衝區，並等待進程結束，一次性返回緩衝區的內容。

實例

讓我們創建兩個 js 檔 support.js 和 master.js。

support.js 檔代碼：

console.log("進程 " + process.argv[2] + " 執行。" );

master.js 檔代碼：

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('子進程已退出，退出碼 '+code); }); }

執行以上代碼，輸出結果為：

$ node master.js
子進程已退出，退出碼 0
stdout: 進程 1 執行。


stderr:
子進程已退出，退出碼 0
stdout: 進程 0 執行。


stderr:
子進程已退出，退出碼 0
stdout: 進程 2 執行。


stderr:

spawn() 方法

child_process.spawn 使用指定的命令行參數創建新進程，語法格式如下：

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

參數

參數說明如下：

command： 將要運行的命令

args： Array 字串參數數組

options Object

  • cwd String 子進程的當前工作目錄
  • env Object 環境變數鍵值對
  • stdio Array|String 子進程的 stdio 配置
  • detached Boolean 這個子進程將會變成進程組的領導
  • uid Number 設置用戶進程的 ID
  • gid Number 設置進程組的 ID

spawn() 方法返回流 (stdout & stderr)，在進程返回大量數據時使用。進程一旦開始執行時 spawn() 就開始接收回應。

實例

讓我們創建兩個 js 檔 support.js 和 master.js。

support.js 檔代碼：

console.log("進程 " + process.argv[2] + " 執行。" );

master.js 檔代碼：

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('子進程已退出，退出碼 '+code); }); }

執行以上代碼，輸出結果為：

$ node master.js stdout: 進程 0 執行。


子進程已退出，退出碼 0
stdout: 進程 1 執行。


子進程已退出，退出碼 0
stdout: 進程 2 執行。


子進程已退出，退出碼 0

fork 方法

child_process.fork 是 spawn() 方法的特殊形式，用於創建進程，語法格式如下：

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

參數

參數說明如下：

modulePath： String，將要在子進程中運行的模組

args： Array 字串參數數組

options：Object

  • cwd String 子進程的當前工作目錄
  • env Object 環境變數鍵值對
  • execPath String 創建子進程的可執行檔
  • execArgv Array 子進程的可執行檔的字串參數數組（默認： process.execArgv）
  • silent Boolean 如果為true，子進程的stdin，stdout和stderr將會被關聯至父進程，否則，它們將會從父進程中繼承。（默認為：false）
  • uid Number 設置用戶進程的 ID
  • gid Number 設置進程組的 ID

返回的對象除了擁有ChildProcess實例的所有方法，還有一個內建的通信通道。

實例

讓我們創建兩個 js 檔 support.js 和 master.js。

support.js 檔代碼：

console.log("進程 " + process.argv[2] + " 執行。" );

master.js 檔代碼：

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('子進程已退出，退出碼 ' + code); }); }

執行以上代碼，輸出結果為：

$ node master.js
進程 0 執行。

子進程已退出，退出碼 0
進程 1 執行。

子進程已退出，退出碼 0
進程 2 執行。

子進程已退出，退出碼 0