前言
本文主要給大家介紹了關(guān)于Node.js中child_process模塊的相關(guān)內(nèi)容，在介紹child_process模塊之前，先來看一個例子。
const http = require('http');const longComputation = () => { let sum = 0; for (let i = 0; i < 1e10; i++) { sum += i; }; return sum;};const server = http.createServer();server.on('request', (req, res) => { if (req.url === '/compute') { const sum = longComputation(); return res.end(`Sum is ${sum}`); } else { res.end('Ok') }});server.listen(3000);可以試一下使用上面的代碼啟動Node.js服務(wù)，然后打開兩個瀏覽器選項卡分別訪問/compute和/，可以發(fā)現(xiàn)node服務(wù)接收到/compute請求時會進(jìn)行大量的數(shù)值計算，導(dǎo)致無法響應(yīng)其他的請求（/）。
在Java語言中可以通過多線程的方式來解決上述的問題，但是Node.js在代碼執(zhí)行的時候是單線程的，那么Node.js應(yīng)該如何解決上面的問題呢？其實Node.js可以創(chuàng)建一個子進(jìn)程執(zhí)行密集的cpu計算任務(wù)（例如上面例子中的longComputation）來解決問題，而child_process模塊正是用來創(chuàng)建子進(jìn)程的。
創(chuàng)建子進(jìn)程的方式
child_process提供了幾種創(chuàng)建子進(jìn)程的方式
首先介紹一下spawn方法
child_process.spawn(command[, args][, options])command： 要執(zhí)行的指令args： 傳遞參數(shù)options： 配置項
const { spawn } = require('child_process');const child = spawn('pwd');pwd是shell的命令，用于獲取當(dāng)前的目錄，上面的代碼執(zhí)行完控制臺并沒有任何的信息輸出，這是為什么呢？
控制臺之所以不能看到輸出信息的原因是由于子進(jìn)程有自己的stdio流（stdin、stdout、stderr），控制臺的輸出是與當(dāng)前進(jìn)程的stdio綁定的，因此如果希望看到輸出信息，可以通過在子進(jìn)程的stdout 與當(dāng)前進(jìn)程的stdout之間建立管道實現(xiàn)
child.stdout.pipe(process.stdout);
也可以監(jiān)聽事件的方式（子進(jìn)程的stdio流都是實現(xiàn)了EventEmitter API的，所以可以添加事件監(jiān)聽）
child.stdout.on('data', function(data) { process.stdout.write(data);});在Node.js代碼里使用的console.log其實底層依賴的就是process.stdout
除了建立管道之外，還可以通過子進(jìn)程和當(dāng)前進(jìn)程共用stdio的方式來實現(xiàn)
const { spawn } = require('child_process');const child = spawn('pwd', { stdio: 'inherit'});stdio選項用于配置父進(jìn)程和子進(jìn)程之間建立的管道，由于stdio管道有三個(stdin, stdout, stderr）因此stdio的三個可能的值其實是數(shù)組的一種簡寫
由于inherit方式使得子進(jìn)程直接使用父進(jìn)程的stdio，因此可以看到輸出
ignore用于忽略子進(jìn)程的輸出（將/dev/null指定為子進(jìn)程的文件描述符了），因此當(dāng)ignore時child.stdout是null。
spawn默認(rèn)情況下并不會創(chuàng)建子shell來執(zhí)行命令，因此下面的代碼會報錯
const { spawn } = require('child_process');const child = spawn('ls -l');child.stdout.pipe(process.stdout);// 報錯events.js:167 throw er; // Unhandled 'error' event ^Error: spawn ls -l ENOENT at Process.ChildProcess._handle.onexit (internal/child_process.js:229:19) at onErrorNT (internal/child_process.js:406:16) at process._tickCallback (internal/process/next_tick.js:63:19) at Function.Module.runMain (internal/modules/cjs/loader.js:746:11) at startup (internal/bootstrap/node.js:238:19) at bootstrapNodeJSCore (internal/bootstrap/node.js:572:3)Emitted 'error' event at: at Process.ChildProcess._handle.onexit (internal/child_process.js:235:12) at onErrorNT (internal/child_process.js:406:16) [... lines matching original stack trace ...] at bootstrapNodeJSCore (internal/bootstrap/node.js:572:3)如果需要傳遞參數(shù)的話，應(yīng)該采用數(shù)組的方式傳入
const { spawn } = require('child_process');const child = spawn('ls', ['-l']);child.stdout.pipe(process.stdout);如果要執(zhí)行l(wèi)s -l | wc -l命令的話可以采用創(chuàng)建兩個spawn命令的方式
const { spawn } = require('child_process');const child = spawn('ls', ['-l']);const child2 = spawn('wc', ['-l']);child.stdout.pipe(child2.stdin);child2.stdout.pipe(process.stdout);也可以使用exec
const { exec } = require('child_process');exec('ls -l | wc -l', function(err, stdout, stderr) { console.log(stdout);});由于exec會創(chuàng)建子shell，所以可以直接執(zhí)行shell管道命令。spawn采用流的方式來輸出命令的執(zhí)行結(jié)果，而exec也是將命令的執(zhí)行結(jié)果緩存起來統(tǒng)一放在回調(diào)函數(shù)的參數(shù)里面，因此exec只適用于命令執(zhí)行結(jié)果數(shù)據(jù)小的情況。
其實spawn也可以通過配置shell option的方式來創(chuàng)建子shell進(jìn)而支持管道命令，如下所示
const { spawn, execFile } = require('child_process');const child = spawn('ls -l | wc -l', { shell: true});child.stdout.pipe(process.stdout);配置項除了stdio、shell之外還有cwd、env、detached等常用的選項
cwd用于修改命令的執(zhí)行目錄
const { spawn, execFile, fork } = require('child_process');const child = spawn('ls -l | wc -l', { shell: true, cwd: '/usr'});child.stdout.pipe(process.stdout);env用于指定子進(jìn)程的環(huán)境變量（如果不指定的話，默認(rèn)獲取當(dāng)前進(jìn)程的環(huán)境變量）
const { spawn, execFile, fork } = require('child_process');const child = spawn('echo $NODE_ENV', { shell: true, cwd: '/usr'});child.stdout.pipe(process.stdout);NODE_ENV=randal node b.js// 輸出結(jié)果randal如果指定env的話就會覆蓋掉默認(rèn)的環(huán)境變量，如下
const { spawn, execFile, fork } = require('child_process');spawn('echo $NODE_TEST $NODE_ENV', { shell: true, stdio: 'inherit', cwd: '/usr', env: { NODE_TEST: 'randal-env' }});NODE_ENV=randal node b.js// 輸出結(jié)果randaldetached用于將子進(jìn)程與父進(jìn)程斷開連接
例如假設(shè)存在一個長時間運行的子進(jìn)程
// timer.jswhile(true) {}但是主進(jìn)程并不需要長時間運行的話就可以用detached來斷開二者之間的連接
const { spawn, execFile, fork } = require('child_process');const child = spawn('node', ['timer.js'], { detached: true, stdio: 'ignore'});child.unref();當(dāng)調(diào)用子進(jìn)程的unref方法時，同時配置子進(jìn)程的stdio為ignore時，父進(jìn)程就可以獨立退出了
execFile與exec不同，execFile通常用于執(zhí)行文件，而且并不會創(chuàng)建子shell環(huán)境
fork方法是spawn方法的一個特例，fork用于執(zhí)行js文件創(chuàng)建Node.js子進(jìn)程。而且fork方式創(chuàng)建的子進(jìn)程與父進(jìn)程之間建立了IPC通信管道，因此子進(jìn)程和父進(jìn)程之間可以通過send的方式發(fā)送消息。
注意：fork方式創(chuàng)建的子進(jìn)程與父進(jìn)程是完全獨立的，它擁有單獨的內(nèi)存，單獨的V8實例，因此并不推薦創(chuàng)建很多的Node.js子進(jìn)程
fork方式的父子進(jìn)程之間的通信參照下面的例子
parent.js
const { fork } = require('child_process');const forked = fork('child.js');forked.on('message', (msg) => { console.log('Message from child', msg);});forked.send({ hello: 'world' });child.js
process.on('message', (msg) => { console.log('Message from parent:', msg);});let counter = 0;setInterval(() => { process.send({ counter: counter++ });}, 1000);node parent.js// 輸出結(jié)果Message from parent: { hello: 'world' }Message from child { counter: 0 }Message from child { counter: 1 }Message from child { counter: 2 }Message from child { counter: 3 }Message from child { counter: 4 }Message from child { counter: 5 }Message from child { counter: 6 }回到本文初的那個問題，我們就可以將密集計算的邏輯放到單獨的js文件中，然后再通過fork的方式來計算，等計算完成時再通知主進(jìn)程計算結(jié)果，這樣避免主進(jìn)程繁忙的情況了。
compute.js
const longComputation = () => { let sum = 0; for (let i = 0; i < 1e10; i++) { sum += i; }; return sum;};process.on('message', (msg) => { const sum = longComputation(); process.send(sum);});index.js
const http = require('http');const { fork } = require('child_process');const server = http.createServer();server.on('request', (req, res) => { if (req.url === '/compute') { const compute = fork('compute.js'); compute.send('start'); compute.on('message', sum => { res.end(`Sum is ${sum}`); }); } else { res.end('Ok') }});server.listen(3000);監(jiān)聽進(jìn)程事件
通過前述幾種方式創(chuàng)建的子進(jìn)程都實現(xiàn)了EventEmitter，因此可以針對進(jìn)程進(jìn)行事件監(jiān)聽
常用的事件包括幾種：close、exit、error、message
close事件當(dāng)子進(jìn)程的stdio流關(guān)閉的時候才會觸發(fā)，并不是子進(jìn)程exit的時候close事件就一定會觸發(fā)，因為多個子進(jìn)程可以共用相同的stdio。
close與exit事件的回調(diào)函數(shù)有兩個參數(shù)code和signal，code代碼子進(jìn)程最終的退出碼，如果子進(jìn)程是由于接收到signal信號終止的話，signal會記錄子進(jìn)程接受的signal值。
先看一個正常退出的例子
const { spawn, exec, execFile, fork } = require('child_process');const child = exec('ls -l', { timeout: 300});child.on('exit', function(code, signal) { console.log(code); console.log(signal);});// 輸出結(jié)果0null再看一個因為接收到signal而終止的例子，應(yīng)用之前的timer文件，使用exec執(zhí)行的時候并指定timeout
const { spawn, exec, execFile, fork } = require('child_process');const child = exec('node timer.js', { timeout: 300});child.on('exit', function(code, signal) { console.log(code); console.log(signal);});// 輸出結(jié)果nullSIGTERM注意：由于timeout超時的時候error事件并不會觸發(fā)，并且當(dāng)error事件觸發(fā)時exit事件并不一定會被觸發(fā)
error事件的觸發(fā)條件有以下幾種：
注意當(dāng)代碼執(zhí)行出錯的時候，error事件并不會觸發(fā)，exit事件會觸發(fā)，code為非0的異常退出碼
const { spawn, exec, execFile, fork } = require('child_process');const child = exec('ls -l /usrs');child.on('error', function(code, signal) { console.log(code); console.log(signal);});child.on('exit', function(code, signal) { console.log('exit'); console.log(code); console.log(signal);});// 輸出結(jié)果exit1nullmessage事件適用于父子進(jìn)程之間建立IPC通信管道的時候的信息傳遞，傳遞的過程中會經(jīng)歷序列化與反序列化的步驟，因此最終接收到的并不一定與發(fā)送的數(shù)據(jù)相一致。
sub.js
process.send({ foo: 'bar', baz: NaN });const cp = require('child_process');const n = cp.fork(`${__dirname}/sub.js`);n.on('message', (m) => { console.log('got message:', m); // got message: { foo: 'bar', baz: null }});關(guān)于message有一種特殊情況要注意，下面的message并不會被子進(jìn)程接收到
const { fork } = require('child_process');const forked = fork('child.js');forked.send({ cmd: "NODE_foo", hello: 'world'});當(dāng)發(fā)送的消息里面包含cmd屬性，并且屬性的值是以NODE_開頭的話，這樣的消息是提供給Node.js本身保留使用的，因此并不會發(fā)出message事件，而是會發(fā)出internalMessage事件，開發(fā)者應(yīng)該避免這種類型的消息，并且應(yīng)當(dāng)避免監(jiān)聽internalMessage事件。
message除了發(fā)送字符串、object之外還支持發(fā)送server對象和socket對象，正因為支持socket對象才可以做到多個Node.js進(jìn)程監(jiān)聽相同的端口號。
未完待續(xù)......
參考資料
https://medium.freecodecamp.org/node-js-child-processes-everything-you-need-to-know-e69498fe970a
https://nodejs.org/dist/latest-v10.x/docs/api/child_process.html
總結(jié)
以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對武林網(wǎng)的支持。
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