nodejs多線程

Nodejs一直以單線程異步IO著稱，擅長IO密集型操作，不擅長CPU密集型操作。但是，新版的Nodejs，在不斷彌補這方面的短板。

在 Node 10.5.0，官方給出了一個實驗性質的模塊 worker_threads 給 Node 提供了真正的多線程能力

在 Node.js 12.11.0，worker_threads 模塊正式進入穩定版

至此，Nodejs算是了真正的多線程能力。進程是資源分配的最小單位，線程是CPU調度的最小單位。

1. Nodejs多線程種類

Node.js 中有三類線程 (child_process 和 cluster 的實現均為進程)

1. event loop的主線程

2. libuv的異步I/O線程池

3. worker_threads的線程

2. worker_threads的作用

worker_thread 相比進程的方案，他們與父線程公用一個進程 ID，可輕松與另一個線程共享內存（ArrayBuffer 或 SharedArrayBuffer），從而避免了額外的序列化和反序列化開銷。

但是 Worker Threads 對於 I/O 密集型操作是沒有太大的幫助的，因為異步的 I/O 操作比 worker 更有效率，Wokers 的主要作用是用於提升對於 CPU 密集型操作的性能。

3. worker_threads的線程

3.1 線程的基本用法

worker_threads也是master-work模型，有主線程和工作線程之分。

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(`工作線程使用退出碼 ${code} 停止`));
      });
    });
  };
} 
else {
  const { parse } = require('一些 js 解析庫');
  const script = workerData;
  parentPort.postMessage(parse(script));
}

3.2 線程間的通信

1. 共享內存

與child_process和cluster的進程不同，線程之間可以共享內存。使用ArrayBuffer或SharedArrayBuffer

2. parentPort

主要用於主子線程通信，通過經典的 on('message'), postMessage形式

if (isMainThread) {
  const worker = new Worker(__filename);
  worker.once('message', (message) => {
    console.log(message);  // Prints 'Hello, world!'.
  });
  worker.postMessage('Hello, world!');
} else {
  // When a message from the parent thread is received, send it back:
  parentPort.once('message', (message) => {
    parentPort.postMessage(message);
  });
}

3. MessageChannel

與 Web 工作線程和 cluster 模塊一樣，可以通過線程間的消息傳遞來實現雙向通信。 在內部，一個 Worker 具有一對內置的 MessagePort，在創建該 Worker 時它們已經相互關聯。 雖然父端的 MessagePort 對象沒有直接公開，但其功能是通過父線程的 Worker 對象上的 worker.postMessage() 和 worker.on('message') 事件公開的。
要創建自定義的消息傳遞通道（建議使用默認的全局通道，因為這樣可以促進關聯點的分離），用戶可以在任一線程上創建一個 MessageChannel 對象，並將該 MessageChannel 上的 MessagePort 中的一個通過預先存在的通道傳給另一個線程，例如全局的通道。

const assert = require('assert');
const {
  Worker, MessageChannel, MessagePort, isMainThread, parentPort
} = require('worker_threads');
if (isMainThread) {
  const worker = new Worker(__filename);
  const subChannel = new MessageChannel();
  worker.postMessage({ hereIsYourPort: subChannel.port1 }, [subChannel.port1]);
  subChannel.port2.on('message', (value) => {
    console.log('接收到:', value);
  });
} else {
  parentPort.once('message', (value) => {
    assert(value.hereIsYourPort instanceof MessagePort);
    value.hereIsYourPort.postMessage('工作線程正在發送此消息');
    value.hereIsYourPort.close();
  });
}