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實現(xiàn)多線程，以及利用worker_threads執(zhí)行斐波那契數(shù)列作為實踐例子，希望對大家有所幫助！

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，主線程就會被占用，后續(xù)的程序代碼的執(zhí)行都會被卡住。沒錯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的問題，本文的主角worker_threads出現(xiàn)了。worker_threads首次在Node.js v10.5.0作為實驗性功能出現(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
• 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。

工作線程對于執(zhí)行 CPU 密集型的 JavaScript 操作很有用。 它們對 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。 它們通過傳輸 ArrayBuffer 實例或共享 SharedArrayBuffer 實例來實現(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：

• 它們運行具有多個線程的單個進程。

• 每個線程執(zhí)行一個事件循環(huán)。

• 每個線程運行單個 JS 引擎實例。

• 每個線程執(zhí)行單個 Nodejs 實例。

worker_threads 如何工作

worker_threads通過執(zhí)行主線程指定的腳本文件來工作。每個線程都在與其他線程隔離的情況下執(zhí)行。但是，這些線程可以通過消息通道來回傳遞消息。

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)。

通過官方示例代碼加強了解：

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isMainThread來區(qū)分主線程與工作線程運行時邏輯。當(dāng)模塊對外暴露方法parseJSAsync被調(diào)用時候，都將會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))

控制臺命令行執(zhí)行:

node main.js

輸出:

{ welcome: 'hello worker threads' }

worker_threads 運算斐波那契數(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。

如果在沒有工作線程的情況下完成此任務(wù)，則會隨著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，我們從類的實例創(chuàng)建一個工作線程，Worker正如我們在前面的示例中看到的那樣。

為了得到結(jié)果，我們監(jiān)聽 3 個事件，

• 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)生錯誤時觸發(fā)。

我們在最后一行main.js，

console.log("Execution in main thread");

通過控制臺的輸出可得，主線程并沒有被斐波那契數(shù)列運算執(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)時一直因其性能而受到批評。通過有效地解決這些缺點，工作線程的引入提高了 Node.js 的功能。

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