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news 2025/7/16 4:07:16

湖北省建设厅信息网站,2345网址导航浏览器,免费网络电视直播软件,手机网站一定要与pc网站一样Node.js 工作线程与子进程：应该使用哪一个并行处理在计算密集型应用程序中起着至关重要的作用。例如，考虑一个确定给定数字是否为素数的应用程序。如果我们熟悉素数，我们就会知道必须从 1 遍历到该数的平方根才能确定它是否是素数&#xff…

Node.js 工作线程与子进程：应该使用哪一个

并行处理在计算密集型应用程序中起着至关重要的作用。例如，考虑一个确定给定数字是否为素数的应用程序。如果我们熟悉素数，我们就会知道必须从 1 遍历到该数的平方根才能确定它是否是素数，而这通常非常耗时且计算量极大。

因此，如果我们在 Node.js 上构建此类计算量大的应用程序，我们可能会阻塞正在运行的线程很长时间。由于 Node.js 的单线程特性，不涉及 I/O 的计算密集型操作将导致应用程序停止，直到该任务完成。

因此，在构建需要执行此类任务的软件时，我们不会使用 Node.js。但是，Node.js 引入了工作线程和子进程的概念来帮助在 Node.js 应用程序中进行并行处理，以便我们可以并行执行特定进程。在本文中，我们将了解这两个概念并讨论何时使用它们。

Node.js 中的工作线程是什么

Node.js 能够有效地处理 I/O 操作。然而，当它遇到任何计算量大的操作时，它会导致主事件循环冻结。

在这里插入图片描述
当 Node.js 发现异步操作时，它将其“离岸”到线程池。但是，当它需要运行计算量大的操作时，它会在其主线程上执行该操作，这会导致应用程序阻塞，直到操作完成。因此，为了缓解这个问题，Node.js 引入了工作线程的概念，以帮助从主事件循环中卸载 CPU 密集型操作，以便开发人员可以以非阻塞方式并行生成多个线程。

它通过启动一个隔离的 Node.js 上下文来实现此目的，该上下文包含自己的 Node.js 运行时、事件循环和事件队列，该上下文在远程 V8 环境中运行。这在与主事件循环断开连接的环境中执行，从而允许主事件循环释放。

在这里插入图片描述
如上所示，Node.js 创建独立的运行时作为工作线程，其中每个线程独立于其他线程执行，并通过消息通道将其进程状态传达给父线程。这允许父线程继续照常执行其功能（不会被阻塞）。通过这样做，我们可以在 Node.js 中实现多线程。

在 Node.js 中使用工作线程有什么好处

正如我们所看到的，使用工作线程对于 CPU 密集型应用程序非常有益。事实上，它有几个优点：

性能改进：我们可以将计算繁重的操作转移到工作线程，这可以释放主线程，从而使我们的应用程序能够响应更多请求。
提高并行性：如果我们有一个大型进程，希望将其分成子任务并并行执行，则可以使用工作线程来执行此操作。例如，如果我们要确定 1,999,3241,123 是否为质数，则可以使用工作线程检查范围内的除数 -（WT1 中为 1 到 100,000，WT2 中为 100,001 到 200,000，等等）。这将加快我们的算法并导致更快的响应。

什么时候应该在 Node.js 中使用工作线程

如果我们考虑一下，我们应该只使用工作线程来运行与父线程隔离的计算密集型操作。

在工作线程中运行 I/O 操作是没有意义的，因为它们已经被转移到事件循环中。因此，当我们需要在隔离环境中执行计算量大的操作时，请考虑使用工作线程。

如何在 Node.js 中构建工作线程

如果所有这些听起来对我们很有吸引力，那么让我们看看如何在 Node.js 中实现工作线程。考虑下面的代码片段：

const {Worker,isMainThread,parentPort,workerData,
} = require("worker_threads");const { generatePrimes } = require("./prime");const threads = new Set();
const number = 999999;const breakIntoParts = (number, threadCount = 1) => {const parts = [];const chunkSize = Math.ceil(number / threadCount);for (let i = 0; i < number; i += chunkSize) {const end = Math.min(i + chunkSize, number);parts.push({ start: i, end });}return parts;
};if (isMainThread) {const parts = breakIntoParts(number, 5);parts.forEach((part) => {threads.add(new Worker(__filename, {workerData: {start: part.start,end: part.end,},}));});threads.forEach((thread) => {thread.on("error", (err) => {throw err;});thread.on("exit", () => {threads.delete(thread);console.log(`Thread exiting, ${threads.size} running...`);});thread.on("message", (msg) => {console.log(msg);});});
} else {const primes = generatePrimes(workerData.start, workerData.end);parentPort.postMessage(`Primes from - ${workerData.start} to ${workerData.end}: ${primes}`);
}

上面的代码片段展示了一个可以利用工作线程的理想场景。要构建工作线程，我们需要从库中导入Worker、IsMainThread、parentPort和 workerDataworker_threads 。这些定义将用于创建工作线程。

上面的代码创建了一种算法，可以查找给定范围内的所有素数。它将主线程中的范围分成不同的部分（上面示例中的五个部分），然后使用 new Worker() 来创建一个工作线程来处理每个部分。工作线程执行 else块，该块在分配给该工作线程的范围内查找素数，并最终使用 parentPort.postMessage() 将结果发送回父（主）线程。

Node.js 中的子进程是什么

子进程与工作线程不同。虽然工作线程在同一进程中提供隔离的事件循环和 V8 运行时，但子进程是整个 Node.js 运行时的单独实例。每个子进程都有自己的内存空间，并通过消息流或管道（或文件、数据库、TCP/UDP 等）等 IPC（进程间通信）技术与主进程进行通信。

在 Node.js 中使用子进程有什么好处

在 Node.js 应用程序中使用子进程会带来很多好处：

改进的隔离性：每个子进程都在自己的内存空间中运行，提供与主进程的隔离。这对于可能存在资源冲突或需要分离的依赖性的任务是有利的。
提高可扩展性：子进程在多个进程之间分配任务，这使我们可以利用多核系统并处理更多并发请求。
提高鲁棒性：如果子进程由于某种原因崩溃，它不会随之崩溃我们的主进程。
运行外部程序：子进程允许我们将外部程序或脚本作为单独的进程运行。这对于需要与其他可执行文件交互的场景非常有用。

什么时候应该在 Node.js 中使用子进程

所以，现在我们知道子进程给图片带来的好处了。了解何时应该在 Node.js 中使用子进程非常重要。根据我的经验，当我们想在 Node.js 中执行外部程序时，我建议我们使用子进程。

比如存在一种使用场景：我们必须从 Node.js 服务中运行外部可执行文件。不可能在主线程内执行二进制文件。因此，我们必须使用一个子进程来执行二进制文件。

如何在 Node.js 中构建子进程

在 Node.js 中创建子进程的方法有多种，可以使用 spawn() 、fork()、exec() 与 execFile() 等方法。

const { spawn } = require('child_process');
const child = spawn('node', ['child.js']);child.stdout.on('data', (data) => {console.log(`Child process stdout: ${data}`);
});child.on('close', (code) => {console.log(`Child process exited with code ${code}`);
});