浅谈Node.js 子进程与应用场景

背景

由于ons（阿里云 RocketMQ 包）基于 C艹 封装而来，不支持单一进程内实例化多个生产者与消费者，为了解决这一问题，使用了 Node.js 子进程。

在使用的过程中碰到的坑

发布：进程管理关闭主进程后，子进程变为操作系统进程（pid 为 1）

几种解决方案

将子进程看做独立运行的进程，记录 pid，发布时进程管理关闭主进程同时关闭子进程

主进程监听关闭事件，主动关闭从属于自己的子进程

子进程种类

1. spawn：执行命令
2. exec：执行命令（新建 shell）
3. execFile：执行文件
4. fork：执行文件

子进程常用事件

1. exit
2. close
3. error
4. message

close 与 exit 是有区别的，close 是在数据流关闭时触发的事件，exit 是在子进程退出时触发的事件。因为多个子进程可以共享同一个数据流，所以当某个子进程 exit 时不一定会触发 close 事件，因为这个时候还存在其他子进程在使用数据流。

子进程数据流

1. stdin
2. stdout
3. stderr

因为是以主进程为出发点，所以子进程的数据流与常规理解的数据流方向相反，stdin：写入流，stdout、stderr：读取流。

spawn

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

执行一条命令，通过 data 数据流返回各种执行结果。

基础使用

const { spawn } = require('child_process');

const child = spawn('find', [ '.', '-type', 'f' ]);
child.stdout.on('data', (data) => {
  console.log(`child stdout:\n${data}`);
});

child.stderr.on('data', (data) => {
  console.error(`child stderr:\n${data}`);
});

child.on('exit', (code, signal) => {
  console.log(`child process exit with: code $[code], signal: ${signal}`);
});

常用参数

{
  cwd: String,
  env: Object,
  stdio: Array | String,
  detached: Boolean,
  shell: Boolean,
  uid: Number,
  gid: Number
}

重点说明下 detached 属性，detached 设置为 true 是为子进程独立运行做准备。子进程的具体行为与操作系统相关，不同系统表现不同，Windows 系统子进程会拥有自己的控制台窗口，POSIX 系统子进程会成为新进程组与会话负责人。

这个时候子进程还没有完全独立，子进程的运行结果会展示在主进程设置的数据流上，并且主进程退出会影响子进程运行。当 stdio 设置为 ignore 并调用 child.unref(); 子进程开始真正独立运行，主进程可独立退出。

exec

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

执行一条命令，通过回调参数返回结果，指令未执行完时会缓存部分结果到系统内存。

const { exec } = require('child_process');

exec('find . -type f | wc -l', (err, stdout, stderr) => {
  if (err) {
    console.error(`exec error: ${err}`);
    return;
  }

  console.log(`Number of files ${stdout}`);
});

两全其美 —— spawn 代替 exec

由于 exec 的结果是一次性返回，在返回前是缓存在内存中的，所以在执行的 shell 命令输出过大时，使用 exec 执行命令的方式就无法按期望完成我们的工作，这个时候可以使用 spawn 代替 exec 执行 shell 命令。

const { spawn } = require('child_process');

const child = spawn('find . -type f | wc -l', {
  stdio: 'inherit',
  shell: true
});

child.stdout.on('data', (data) => {
  console.log(`child stdout:\n${data}`);
});

child.stderr.on('data', (data) => {
  console.error(`child stderr:\n${data}`);
});

child.on('exit', (code, signal) => {
  console.log(`child process exit with: code $[code], signal: ${signal}`);
});

execFile

child_process.execFile(file[, args][, options][, callback])

执行一个文件

与 exec 功能基本相同，不同之处在于执行给定路径的一个脚本文件，并且是直接创建一个新的进程，而不是创建一个 shell 环境再去运行脚本，相对更轻量级更高效。但是在 Windows 系统中如 .cmd 、 .bat 等文件无法直接运行，这是 execFile 就无法工作，可以使用 spawn、exec 代替。

fork

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

执行一个 Node.js 文件

// parent.js

const { fork } = require('child_process');

const child = fork('child.js');

child.on('message', (msg) => {
  console.log('Message from child', msg);
});

child.send({ hello: 'world' });

// child.js

process.on('message', (msg) => {
  console.log('Message from parent:', msg);
});

let counter = 0;

setInterval(() => {
  process.send({ counter: counter++ });
}, 3000);

fork 实际是 spawn 的一种特殊形式，固定 spawn Node.js 进程，并且在主子进程间建立了通信通道，让主子进程可以使用 process 模块基于事件进行通信。

子进程使用场景

1. 计算密集型系统
2. 前端构建工具利用多核 CPU 并行计算，提升构建效率
3. 进程管理工具，如：PM2 中部分功能

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持小牛知识库。