Warum verwendet NodeJS kein Multithreading?

Mit der Entwicklung des Internets ist JavaScript zum De-facto-Standard für die Webentwicklung geworden. Auf der Serverseite hat sich Node.js zur besten Wahl für Webanwendungen entwickelt und ist weltweit weit verbreitet. Node.js ist eine JavaScript-Ausführungsumgebung, die auf der Chrome V8-Engine basiert. Im Vergleich zu anderen Webservern beherrscht Node.js die Eingabe/Ausgabe (I/O) hervorragend und wird häufig zum Erstellen von Echtzeitanwendungen wie Chat-Anwendungen, Spieleanwendungen, Tools für die Online-Zusammenarbeit usw. verwendet.

Anders als herkömmliche Webserver verwendet Node.js ein ereignisgesteuertes Single-Thread-Modell. Dies bedeutet, dass Node.js mehrere Client-Anfragen gleichzeitig in einem einzelnen Thread verarbeiten kann, ohne wie bei anderen Webservern für jede Anfrage einen neuen Thread oder Prozess zu erstellen. Diese als „nicht blockierende E/A“ bekannte Idee ist der Schlüssel dazu, dass Node.js viele gleichzeitige Anforderungen auf dem Server verarbeiten kann.

Im Wesentlichen ist Node.js jedoch nicht Single-Threaded, sondern kann Multithreading von nicht CPU-intensiven C++-Modulen (wie Verschlüsselung, Komprimierung usw.) aufrufen oder das Worker-Prozessmodul (child_process) nutzen. Im Cluster-Modus mehrere Prozesse ausführen. Der Hauptthread von Node.js wird jedoch immer noch im Single-Thread-Modus ausgeführt und verwendet die Ereignisschleife (Event Loop), um mehrere Anforderungen gleichzeitig zu verarbeiten.

Warum verwendet Node.js kein Multithreading? Hier sind einige Gründe:

1. Single-Threading ist einfach und stabil

Single-Threading von Node.js ist sehr einfach und stabil, da es keine Probleme mit Sperren und Deadlocks gibt. Dadurch werden Datenkonsistenzprobleme vermieden, wenn das Programm gleichzeitig mit mehreren Threads arbeitet.

2. Geringer Speicherbedarf

Server, die Multithreading verwenden, müssen jedem Thread eine feste Speichermenge zuweisen, und auf Servern mit hoher Parallelität erhöht dies den Speicherverbrauch. Node.js läuft im Single-Thread-Verfahren und kann die Speicherressourcen des Servers einfach und effektiv nutzen.

3. Effizienter Kontextwechsel

Verwendung mehrerer Threads Bei der Verarbeitung von Clientanforderungen verursacht der Wechsel zwischen Threads einen teuren Kontextwechsel-Overhead und erhöht somit die Belastung des Servers. In Node.js wird nur ein Hauptthread ausgeführt, wodurch der Aufwand für den Kontextwechsel entfällt und somit die Serverleistung verbessert wird.

4. Einfachere Nachverfolgung von Problemen

Die Verwendung mehrerer Threads zur gleichzeitigen Bearbeitung von Clientanfragen stellt Herausforderungen beim Debuggen und bei der Problemverfolgung dar. In Node.js wird jeweils nur eine Anfrage verarbeitet und wir können Probleme einfacher verfolgen, Fehler finden und beheben.

5. Bessere Skalierbarkeit

Das Single-Threaded-Modell von Node.js ist ideal für die Erstellung hoch skalierbarer Anwendungen. Wenn die Anwendung mehr Anforderungen verarbeiten muss, muss sie nur Arbeitsprozesse im Clustermodus hinzufügen, wodurch die Skalierbarkeit der Anwendung erheblich verbessert wird.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Node.js zwar keine direkte Multithreading-Unterstützung bietet, aber Probleme mit hoher Parallelität durch sein einfaches und effizientes Single-Thread-Modell löst. Node.js ist eine gute Wahl für Anwendungen, die eine große Anzahl von Anfragen auf dem Server verarbeiten müssen.

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