Node.js + Worker_threads가 멀티스레딩을 구현하는 방법에 대해 이야기해 볼까요? (상해)

이 글에서는 Worker_threads 모듈을 살펴보고, Node에서 멀티스레딩을 구현하기 위해 Worker_threads를 사용하는 방법을 소개하고, 실용적인 예시로서 Worker_threads를 사용하여 피보나치 수열을 실행하는 방법이 모두에게 도움이 되기를 바랍니다.

일반적으로 Node.jsNode.js被认为是单线程。由主线程去按照编码顺序一步步执行程序代码，一旦遇到同步代码阻塞，主线程就会被占用，后续的程序代码的执行都会被卡住。没错Node.js的单线程指的是主线程是"单线程"。

为了解决单线程带来的问题，本文的主角worker_threads出现了。worker_threads首次在Node.js v10.5.0作为实验性功能出现，需要命令行带上--experimental-worker才能使用。直到v12.11.0稳定版才能正式使用。

本文将会介绍worker_threads的使用方式，以及利用worker_threads执行斐波那契数列作为实践例子。

先决条件

阅读并食用本文，需要先具备：

• 安装了 Node.js v12.11.0 及以上版本
• 掌握 JavaScript 同步和异步编程的基础知识
• 掌握 Node.js 的工作原理

worker_threads 介绍

worker_threads 模块允许使用并行执行 JavaScript 的线程。

工作线程对于执行 CPU 密集型的 JavaScript 操作很有用。 它们对 I/O 密集型的工作帮助不大。 Node.js 内置的异步 I/O 操作比工作线程更高效。

与 child_process 或 cluster 不同，worker_threads 可以共享内存。 它们通过传输 ArrayBuffer 实例或共享 SharedArrayBuffer 实例来实现。

由于以下特性，worker_threads已被证明是充分利用CPU性能的最佳解决方案：

• 它们运行具有多个线程的单个进程。

• 每个线程执行一个事件循环。

• 每个线程运行单个 JS 引擎实例。

• 每个线程执行单个 Nodejs 实例。

worker_threads 如何工作

worker_threads通过执行主线程指定的脚本文件来工作。每个线程都在与其他线程隔离的情况下执行。但是，这些线程可以通过消息通道来回传递消息。

主线程使用worker.postMessage()函数使用消息通道，而工作线程使用parentPort.postMessage()函数。

通过官方示例代码加强了解：

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));
}

上述代码主线程与工作线程都使用同一份文件作为执行脚本(__filename为当前执行文件路径)，通过isMainThread来区分主线程与工作线程运行时逻辑。当模块对外暴露方法parseJSAsync被调用时候，都将会衍生子工作线程去执行调用parse函数。

worker_threads 具体使用

在本节使用具体例子介绍worker_threads的使用

创建工作线程脚本文件workerExample.js:

const { workerData, parentPort } = require('worker_threads')
parentPort.postMessage({ welcome: workerData })

创建主线程脚本文件main.js:

const { Worker } = require('worker_threads')

const runWorker = (workerData) => {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        // 引入 workerExample.js `工作线程`脚本文件
        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))

控制台命令行执行:

node main.js

输出:

{ welcome: 'hello worker threads' }

worker_threads 运算斐波那契数列

在本节中，让我们看一下 CPU 密集型示例，生成斐波那契数列。

如果在没有工作线程的情况下完成此任务，则会随着nth期限的增加而阻塞主线程。

创建工作线程脚本文件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);
    }
}

创建主线程脚本文件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");

控制台命令行执行:

node main.js

输出:

Execution in main thread
30th Fibonacci Result: 832040
It exited with code 0

在main.js文件中，我们从类的实例创建一个工作线程，Worker는 단일 스레드로 간주됩니다. 메인 스레드는 코딩 순서에 따라 프로그램 코드를 단계별로 실행합니다. 일단 동기화 코드가 차단되면 메인 스레드가 점유되고 이후 프로그램 코드 실행이 중단됩니다. 맞습니다. Node.js의 단일 스레드는 메인 스레드가 "단일 스레드"라는 의미입니다.

싱글 스레드로 인한 문제를 해결하기 위해 이번 글의 주인공 worker_threads가 등장합니다. worker_threads는 Node.js v10.5.0에서 실험적 기능으로 처음 등장했으며 이를 사용하려면 명령줄에 --experimental-worker가 필요합니다. v12.11.0 안정 버전까지는 공식적으로 사용할 수 없습니다.

🎜이 글에서는 worker_threads 사용법과 worker_threads를 사용하여 피보나치 수열 🎜을 실제 예로 들어보겠습니다. 🎜

전제 조건

🎜 이 문서를 읽고 사용하려면 다음이 필요합니다. 🎜

• Node.js v12.11.0 설치 이상 버전
• JavaScript 동기 및 비동기 프로그래밍에 대한 기본 지식을 숙지하세요.
• Node.js의 작동 원리를 숙지하세요.

소개 Worker_threads로

Worker_threads 소개

Strong>

🎜worker_threads 모듈을 사용하면 다음에서 JavaScript를 실행하는 스레드를 사용할 수 있습니다. 평행한. 🎜🎜작업자 스레드는 CPU 집약적인 JavaScript 작업을 수행하는 데 유용합니다. I/O 집약적인 작업에는 그다지 도움이 되지 않습니다. Node.js에 내장된 비동기 I/O 작업은 작업자 스레드보다 더 효율적입니다. 🎜🎜child_process 또는 cluster와 달리 worker_threads는 메모리를 공유할 수 있습니다. ArrayBuffer 인스턴스를 전송하거나 SharedArrayBuffer 인스턴스를 공유하여 이를 수행합니다. 🎜🎜worker_threads는 다음 속성으로 인해 CPU 성능을 최대한 활용하는 최고의 솔루션임이 입증되었습니다: 🎜

• 🎜그들은 여러 스레드로 단일 프로세스를 실행합니다. 🎜
• 🎜각 스레드는 이벤트 루프를 실행합니다. 🎜
• 🎜각 스레드는 JS 엔진의 단일 인스턴스를 실행합니다. 🎜
• 🎜각 스레드는 단일 🎜Nodejs🎜 인스턴스를 실행합니다. 🎜

worker_threads 작동 방식

🎜worker_threads메인 스레드에서 지정한 <code>를 실행하여 >스크립트 파일이 작동합니다. 각 스레드는 다른 스레드와 격리되어 실행됩니다. 그러나 이러한 스레드는 메시지 채널을 통해 메시지를 주고받을 수 있습니다. 🎜🎜메인 스레드는 worker.postMessage() 함수를 사용하여 메시지 채널을 사용하는 반면, 작업자 스레드는 parentPort.postMessage( ) 코드> 함수입니다. 🎜🎜공식 샘플 코드를 통해 이해도를 높이세요: 🎜

console.log("Execution in main thread");

🎜위 코드는 메인 스레드입니다. 및 작업 스레드는 모두 실행 스크립트와 동일한 파일을 사용하며(__filename은 현재 실행 파일 경로), 메인 스레드는 isMainThread > 작업자 스레드가 포함된 런타임 논리. 모듈의 외부 노출 메서드 parseJSAsync가 호출되면 하위 작업자 스레드가 생성되어 parse 함수를 실행합니다. 🎜

Worker_threads 특정 사용

🎜이 섹션에서는 특정 예를 사용하여 worker_threads 사용을 소개합니다.🎜🎜작업자 스레드 생성 code> 스크립트 파일 <code>workerExample.js:🎜rrreee🎜메인 스레드 스크립트 파일 만들기 main.js:🎜rrreee🎜콘솔 명령줄 실행:🎜 rrreee🎜output :🎜rrreee

worker_threads 연산 피보나치 수열

🎜이 섹션에서는 피보나치 수 🎜. 🎜🎜작업 스레드 없이 이 작업이 완료되면 n번째 기한이 늘어나면서 메인 스레드가 차단됩니다. 🎜🎜작업자 스레드 스크립트 파일 worker.js 만들기🎜rrreee🎜 메인 스레드 스크립트 파일 main.js 만들기: 🎜rrreee🎜콘솔 명령줄 실행: 🎜rrreee🎜출력: 🎜rrreee🎜 main.js 파일에서 Worker 클래스의 인스턴스에서 작업자 스레드를 생성합니다. 이전 예에서 본 것처럼. 🎜🎜결과를 얻기 위해 3가지 이벤트를 듣습니다. 🎜

• message响应工作线程发出消息。
• exit在工作线程停止执行的情况下触发的事件。
• error发生错误时触发。

我们在最后一行main.js，

console.log("Execution in main thread");

通过控制台的输出可得，主线程并没有被斐波那契数列运算执行而阻塞。

因此，只要在工作线程中处理 CPU 密集型任务，我们就可以继续处理其他任务而不必担心阻塞主线程。

结论

Node.js 在处理 CPU 密集型任务时一直因其性能而受到批评。通过有效地解决这些缺点，工作线程的引入提高了 Node.js 的功能。

有关worker_threads的更多信息，请在此处访问其官方文档。

思考

文章结束前留下思考，后续会在评论区做补充，欢迎一起讨论。

• worker_threads线程空闲时候会被回收吗?
• worker_threads共享内存如何使用?
• 既然说到线程，那么应该有线程池?

更多node相关知识，请访问：nodejs 教程！

위 내용은 Node.js + Worker_threads가 멀티스레딩을 구현하는 방법에 대해 이야기해 볼까요? (상해)의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!