站長資訊網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實現多線程，以及利用worker_threads執行斐波那契數列作為實踐例子，希望對大家有所幫助！
通常情況下，Node.js被認為是單線程。由主線程去按照編碼順序一步步執行程序代碼，一旦遇到同步代碼阻塞，主線程就會被占用，后續的程序代碼的執行都會被卡住。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出現了。worker_threads首次在Node.js v10.5.0作為實驗性功能出現，需要命令行帶上--experimental-worker才能使用。直到v12.11.0穩定版才能正式使用。
本文將會介紹worker_threads的使用方式，以及利用worker_threads執行斐波那契數列作為實踐例子。
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行 JavaScript 的線程。
工作線程對于執行 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 可以共享內存。 它們通過傳輸 ArrayBuffer 實例或共享 SharedArrayBuffer 實例來實現。
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。
-
每個線程執行一個事件循環。
-
每個線程運行單個 JS 引擎實例。
-
每個線程執行單個 Nodejs 實例。
worker_threads 如何工作
worker_threads通過執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()函數使用消息通道，而工作線程使用parentPort.postMessage()函數。
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行腳本(__filename為當前執行文件路徑)，通過isMainThread來區分主線程與工作線程運行時邏輯。當模塊對外暴露方法parseJSAsync被調用時候，都將會衍生子工作線程去執行調用parse函數。
worker_threads 具體使用
在本節使用具體例子介紹worker_threads的使用
創建工作線程腳本文件workerExample.js:
const { workerData, parentPort } = require('worker_threads') parentPort.postMessage({ welcome: workerData })
創建主線程腳本文件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 ${code} exit code`)); }) }) } const main = async () => { const result = await runWorker('hello worker threads') console.log(result); } main().catch(err => console.error(err))
控制臺命令行執行:
node main.js
輸出:
{ welcome: 'hello worker threads' }
worker_threads 運算斐波那契數列
在本節中，讓我們看一下 CPU 密集型示例，生成斐波那契數列。
如果在沒有工作線程的情況下完成此任務，則會隨著nth期限的增加而阻塞主線程。
創建工作線程腳本文件worker.js
const {parentPort, workerData} = require("worker_threads"); parentPort.postMessage(getFibonacciNumber(workerData.num)) function getFibonacciNumber(num) { if (num === 0) { return 0; } else if (num === 1) { return 1; } else { return getFibonacciNumber(num - 1) + getFibonacciNumber(num - 2); } }
創建主線程腳本文件main.js:
const {Worker} = require("worker_threads"); let number = 30; const worker = new Worker("./worker.js", {workerData: {num: number}}); worker.once("message", result => { console.log(`${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。
為了得到結果，我們監聽 3 個事件，
message響應工作線程發出消息。exit在工作線程停止執行的情況下觸發的事件。error發生錯誤時觸發。
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列運算執行而阻塞。
因此，只要在工作線程中處理 CPU 密集型任務，我們就可以繼續處理其他任務而不必擔心阻塞主線程。
結論
Node.js 在處理 CPU 密集型任務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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