nodejs是單一進程的嗎

nodejs是單一進程。 Node遵循的是單執行緒單一進程的模式，但其基於事件驅動、非同步非阻塞模式，可應用於高並發場景，避免了執行緒建立、執行緒之間上下文切換所產生的資源開銷。

本教學操作環境：windows7系統、nodejs 12.19.0版、Dell G3電腦。

程式 

程式Process 是電腦中的程式關於某資料集合上的一次運作活動，是系統進行資源分配與排程的基本單位，是作業系統結構的基礎，行程是執行緒的容器(來自百科) 。進程是資源分配的最小單位。我們啟動一個服務、運行一個實例，就是開一個服務進程，例如Java 裡的JVM 本身就是一個進程，Node.js 裡透過node app.js 開啟一個服務進程，多進程就是進程的複製(fork) ，fork出來的每個行程都擁有自己的獨立空間位址、資料棧，一個行程無法存取另外一個行程裡定義的變數、資料結構，只有建立了IPC 通信，進程之間才可資料共享。

執行緒

執行緒是作業系統能夠進行運算調度的最小單位，首先我們要清楚執行緒是隸屬於進程的，被包含於進程之中。一個執行緒只能隸屬於一個行程，但是一個行程是可以擁有多個執行緒的。單線程單線程就是一個行程只開一個線程Javascript 就是屬於單線程，程式順序執行(這裡暫且不提JS異步)，可以想像一下佇列，前面一個執行完之後，後面才可以執行，當你在使用單執行緒語言編碼時切勿有過多耗時的同步操作，否則執行緒會造成阻塞，導致後續回應無法處理。你如果採用 Javascript 進行程式設計時候，請盡可能的利用 Javascript 非同步操作的特性。

nodejs單一行程單執行緒事件驅動

Node遵循的是單執行緒單一行程的模式，node的單執行緒是指js的引擎只有一個實例，且在nodejs的主執行緒中執行，同時node以事件驅動的方式處理IO等非同步操作。 node的單線程模式，只維持一個主線程，大大減少了線程間切換的開銷，但是會有多個worker線程，用於執行非同步操作。

但是node的單執行緒使得在主執行緒不能進行CPU密集型操作，否則會阻塞主執行緒。對於CPU密集型操作，在node中透過 child_process 可以建立獨立的子進程，父子進程透過IPC通信，子進程可以是外部應用程式也可以是node子程序，子進程執行後可以將結果傳回給父進程。

Node.js的運作機制

• V8引擎解析JavaScript腳本。
• 解析後的程式碼，呼叫Node API。
• libuv函式庫負責Node API的執行。它將不同的任務分配給不同的worker線程，形成一個Event Loop（事件循環），以非同步的方式將任務的執行結果傳回給V8引擎。
• V8引擎再將結果回傳給使用者。
  

這個圖是整個Node.js 的運作原理，從左到右，從上到下，Node.js 被分成了四層，分別是應用層、 V8引擎層、Node API層和LIBUV層。

• 應用程式層： 即JavaScript 互動層，常見的就是Node.js 的模組，例如 http，fs
• V8引擎層： 即利用V8 引擎來解析JavaScript 語法，進而和下層API 互動
• NodeAPI層： 為上層模組提供系統調用，一般是由C 語言來實現，和作業系統進行互動。
• LIBUV層： 是跨平台的底層封裝，實作了事件循環、檔案操作等，是Node.js 實作非同步的核心

##Node.js 事件循環

Node.js 通常情況下是單一進程的。

主執行緒運行V8 和Javascript
• 多個子執行緒透過事件循環被調度

事件循環：

事件循環是一種程式設計構造，用於等待和分派程式中的事件或訊息, 主執行緒從"任務佇列"中讀取事件，這個過程是循環不斷的，所以整個的這種運行機制又稱為Event Loop（事件循環）

事件佇列：

當使用者的網路請求或其它的非同步操作到來時，node都會把它放到Event Queue之中，此時並不會立即執行它，程式碼也不會被阻塞，繼續往下走，直到主執行緒程式碼執行完畢。

任務佇列：

任務佇列"是一個事件的佇列（也可以理解成訊息的佇列），IO裝置完成一項任務，就在「任務佇列"中新增一個事件，表示相關的非同步任務可以進入"執行棧"了。主執行緒讀取"任務佇列"，就是讀取裡面有哪些事件。

事件驅動：

實質是透過主循環加事件觸發方式運行程式
node
Node.js 不是一門語言也不是框架，它只是基於Google V8 引擎的JavaScript 運行時環境,是對js 功能的拓展。提供了網路、檔案、dns 解析、行程執行緒等功能。

libuv
libuv是專為Node.js開發的一個封裝函式庫，提供跨平台的非同步I/O能力。

注意：

• 一個事件循環有一個或多個任務佇列。一個任務佇列是一組的任務

• Libuv 主要是，利用系統提供的事件驅動模組來解決網路非同步 IO，利用執行緒池解決檔案IO。另外也實作了定時器，對行程、執行緒等使用進行了封裝。

其實這裡的事件循環和js在瀏覽器的事件循環是一樣的，主執行緒允許同步程式碼，非同步程式碼放到對應的工作執行緒執行，回呼執行結果後放進事件佇列，待主執行緒執行事件佇列的任務。

事件驅動事件循環實現高並發

具體執行順序：

1、每個Node.js進程只有一個主執行緒在執行程序程式碼，形成一個執行堆疊（execution context stack)

2、主執行緒之外，還維護了一個"事件佇列"（Event queue）。當使用者的網路請求或其它的非同步操作到來時，node都會把它放到Event Queue之中，此時並不會立即執行它，程式碼也不會被阻塞，繼續往下走，直到主執行緒程式碼執行完畢。

3、主執行緒程式碼執行完畢完成後，然後透過Event Loop，也就是事件循環機制，開始到Event Queue的開頭取出第一個事件，從執行緒池中分配一個執行緒去執行這個事件，接下來繼續取出第二個事件，再從執行緒池中分配一個執行緒去執行，然後第三個，第四個。主執行緒不斷的檢查事件佇列中是否有未執行的事件，直到事件佇列中所有事件都執行完了，此後每當有新的事件加入到事件佇列中，都會通知主執行緒依序取出交EventLoop處理。當有事件執行完畢後，會通知主線程，主線程執行回調，線程歸還給線程池。

注意

我們所看到的node.js單線程只是一個js主線程與ui渲染共享一個線程，本質上的非同步操作還是由線程池完成的，node將所有的阻塞操作都交給了內部的線程池去實現，本身只負責不斷的往返調度，並沒有進行真正的I/O操作，從而實現異步非阻塞I/O，這便是node單執行緒和事件驅動的精髓之處了。

總結：

1、libuv 執行緒池預設開啟 4 個，最多開啟 128個 執行緒。 （例如：以前web 伺服器同一時間比如說最多只能接收100 個請求，多的就無法接收了，伺服器就掛掉了。nodejs 所謂的高並發是指可以同時接收1000、10000 個請求，只不過以排隊的方式在等待。）

2、主線程執行js，是單線程的，js程式碼在做大量計算就是cpu密集了。主線程不空閒出來也沒辦法處理 io 的事，所以就會阻塞了。

3、回呼只能保證某個請求依照順序執行，不能保證多個請求存取一個資源的先後順序，多個請求存取一個資源是要加鎖的，用事務加鎖就行。

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