Nodejs はマルチスレッドですか、それともシングルスレッドですか?

Node.js はマルチスレッドですか、それともシングルスレッドですか?

開発の世界では、Node.js の住民はよく次の質問をされます。Node.js はマルチスレッドですか、それともシングルスレッドですか?確認してみましょう。

Node.js は、Chrome V8 エンジン上に構築されたオープンソースのクロスプラットフォーム JavaScript ランタイム環境です。 Node.js の主な機能は、シングルスレッド、ノンブロッキング I/O 処理、およびイベント駆動型です。 Node.js のシングル スレッドは主にメイン スレッドがシングル スレッドであることを意味しますが、その背後には複数の子スレッドを同時に実行できるプロセスのような基盤メカニズムがあり、特定のマルチスレッド効果を実現します。

まず「シングルスレッド」について説明します。 Node.js はシングル スレッドで実行されます。実際、ここでのシングル スレッドは、Node.js ランタイムがシングル スレッドであることを意味するのではなく、Node.js プロセス内で JavaScript コードを実行する V8 インスタンスが 1 つだけであることを意味します。ただし、Node.js には、システム カーネルの外部で処理される I/O イベントを送信して、ノンブロッキング I/O を実行するイベント ループ メカニズムがあります。コールバック関数内でコードが実行されるため、プログラム全体がマルチスレッドであるように見えるため、Node.js がマルチスレッドであると考える人が多くいますが、これは実は誤解です。

では、なぜ Node.js はシングルスレッド モデルを採用するのでしょうか?

まず第一に、JavaScript 言語自体はシングルスレッドですが、これは言語自体の特性によって決まり、ランダムに選択された結果ではありません。 JavaScript はシングルスレッドのみを提供するため、デッドロックや状態同期などの問題を回避でき、マルチスレッドプログラミングのように常に状態変数の変更を意識する必要がないため、コードが簡素化され、実行が容易になります。環境がより安全になります。つまり、Node.jsがシングルスレッドモデルを採用しているのは、JavaScriptの特性をより生かすためです。

第 2 に、Node.js の最大の特徴は、イベント駆動型であり、イベント ループを通じてリクエストを処理することです。このモデルは、同時実行性の高いシナリオや I/O 集中型のシナリオに非常に有益であり、より高い効率を実現できます。シングル スレッド モデルでは、複数のクライアント リクエストを調整できるため、プログラムがより柔軟になり、システム全体の複雑さが軽減されます。スレッドの同時実行にはロックや競合などの問題があるため、シングル スレッドほど単純にはできません。この機能により、 Node.js は、同時実行性が高く、トラフィックが多く、スケーラブルなサービスの処理に優れています。

第三に、Node.js のシングルスレッド モデルはプロセスのオーバーヘッドを削減します。マルチスレッドと比較して、シングルスレッドでは、マルチスレッドのコンテキスト切り替えなどの一連のオーバーヘッドが排除されます。 Node.js の基礎となる層は実際の実行中に引き続きマルチスレッド カーネル テクノロジを使用しますが、開発者は JavaScript コードの作成だけに集中する必要があります。

Node.js がマルチスレッドであると言わなければならない場合、Node.js 自体にはメイン スレッドが 1 つしかありませんが、一部のタスクを実行すると複数のスレッドが自動的に作成されると言えます。 Node.js は、データの読み取りやデータの処理などの複数のワーカー スレッドを担当する I/O スレッドなど、基礎となる実装でマルチスレッドを使用します。ただし、これらのスレッドの実行はすべて Node.js によって内部的に処理されるため、JavaScript 開発者にとっては目に見えず、注意を払う必要はありません。

Node.js には Cluster と呼ばれるモデルもあり、メイン プロセスを通じて複数の子プロセスを作成し、同じポートをリッスンしてプロセス間の負荷分散を実現できます。このようにして、各サブプロセスはマルチコア CPU を最大限に活用できるため、プログラム全体の同時実行能力が向上します。ただし、Cluster モジュールは Node.js のコア モジュールではないため、開発者は child_process.fork() メソッドを呼び出して子プロセスを手動で作成し、複数のプロセスを実装できます。

つまり、Node.js はシングルスレッド モデルですが、本質的にマルチスレッド効果を持っています。 Node.js のシングルスレッド モデルは非常に柔軟で、大量のリクエストを処理でき、優れたスケーラビリティを備えています。計算に長い時間がかかるタスクを実行する必要がある場合にのみ、マルチスレッド モデルを使用する必要があります。

最後に、Node.js を使用する場合は、Node.js が提供する非同期およびノンブロッキング機能を利用して、より高い同時実行性とより短い応答時間を実現する方法を学ぶ必要があります。

要約すると、Node.js はイベント駆動型のノンブロッキング I/O シングルスレッド モデルです。このモデルは、効率が高く、スケーラビリティが高く、複雑さが軽減され、リソースの利用効率が向上します。ただし、計算負荷の高いタスクを実行する必要がある場合は、マルチスレッド モデルを採用するか、Node.js が提供する child_process.fork() メソッドを使用して子プロセスを手動で作成する必要があります。

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