詳解node中進程通訊的幾種實作方式

node進程間如何通訊？以下這篇文章帶大家了解node進程的通信方式，以及在node中如何實現這些方式的通信，希望對大家有所幫助！

通信其實涵蓋開發的各個層面，常見的有客戶端和服務端透過各種通訊協定進行通信，RPC通信，開發過程中各個模組之間的相互通信，electron主程序和渲染進程之間的通信等等;

本文主要是嘗試總結下nodejs(單線程，多線程，多進程)通信的方式，使用場景，實現等。

通訊的實作方式

一般進程通訊的實作方式如下：

1、Shared Memory(記憶體共享);

2、Socket(套接字);

3、管道(非命名管道Pipe, 命名管道FIFO);

#4、Signal(訊號);

#5 、Message queue(訊息佇列);

下面我們看下在node中如何實作這些方式的通訊

一、Shared Memory(記憶體共享)

單機下(客戶端內單線程，單一進程裡多線程，單一伺服器內多進程)，透過記憶體共享實現通訊的方式最常見。

Shared Memory(記憶體共享)-單線程

從作業系統層面來看，進程內所有執行緒記憶體都是共享的，但前提是需要知道記憶體的訪問地址。

但從語言層面(node或v8的實作層面)，我們並沒有直接接觸記憶體的管理，而是間接從v8提供的語法/api進行記憶體運算。 v8提供三種方式給我們共享記憶體(也許叫共享變數更恰當)：全域變數, 局部變數, 共享傳參(call by sharing) ;

v8在執行程式碼之前會先將程式碼透過Estree規範轉換為抽象語法樹後再進行解釋編譯執行，在抽象語法樹中(關於抽象語法樹可查看我另外一篇文章)是有scope的，而記憶體讀取是透過標誌符號(變數命名)逐級往上回溯查找。所以如果你需要在兩個方法之間共享某個內存，可以在他們共同的作用域下進行創建。

Shared Memory(記憶體共享)-多執行緒

在客戶端環境或node環境，我們都可以實現多執行緒,兩者方式也類似(node通過worker_threads實現，瀏覽器透過Worker實現)。這裡的記憶體共享主要是藉由記憶體操作的api(SharedArrayBuffer)實現的。先看下瀏覽器實作的例子:

// 主线程
const buffer = new SharedArrayBuffer(1024)
const typedArr = new Int16Array(buffer)
const newWorker = new Worker('./worker.js')

typedArr[0] = 20

newWorker.postMessage(buffer)
newWorker.onmessage= (data) => {
    console.group('[the main thread]');
    console.log('Data received from the main thread: %i', typedArr[0]);
    console.groupEnd();
}
// 子线程
addEventListener('message', ({ data }) => {
  const arr = new Int16Array(data)

  console.group('[the worker thread]')
  console.log('Data received from the main thread: %i', arr[0])
  console.groupEnd()
  arr[0] = 18
  
  postMessage('Updated')
})
// 结果
[the worker thread]
  Data received from the main thread: 20
[the main thread]
  Data received from the main thread: 18

Shared Memory(記憶體共享)-多進程

因為進程啟動後記憶體是無法互相讀取的(系統層面的限制)，進程之間的記憶體共享實際上是透過新開闢一段shared memory實現的。但node暫時沒有支援shared memory，只能透過低階語言來實現，例如: c 實現的 shared-memory-disruptor addon插件(另外文章介紹)。

二、Socket(套接字)

Socket 分兩種實作：
1、TCP Socket;
2、UNIX Domain Socket;
兩者的主要差異如下：

TCP Socket适用于单机,C/S架构等.但UNIX Domain Socket只适用于单机。  
UNIX Domain Socket不需要经过一系列的网络中转(协议，分包，校验等等)，性能更高，稳定性更好。

TCP Socket

概念: TCP Socket是應用層與TCP/IP協定族通訊的中間抽象層,是一種作業系統提供的進程間通訊機制;

TCP Socket通訊應該是我們日常開發(C/S架構)中最常見的通訊方式之一，在我們日常開發中最常見的就是各種應用層協定(http ,websocket,rpc,ftp等)的使用，node中http模組也是基於net模組實現的。

註：其實UDP也屬於TCP分層(並不是嚴格的指TCP通信，而是網路通訊層中的TCP/IP層)，node有提供'dgram'模組來實現，但在實際應用中沒有接觸過，所以不進行了解。

net

在node中，TCP Socket是由net模組實現的，net模組主要提供了以下功能：

1、上層的IPC支援(實際上是管道通訊的實現，後面管道通訊再詳細說明);

2、net.Server類別;

// 服务端通过net.createServer创建服务，会返回net.Server对象，可以通过返回值进行各种事件监听，端口监听
const net = require('net')

net.createServer((server => {
  server.end(`hello world!\n`)
})).listen(3302, () => {
  console.log(`running ...`)
})

3、net.Socket類別;

const net = require('net')
const socket = net.createConnection({port: 3302})

socket.on('data', data => {
  console.log(data.toString())
})

UNIX Domain Socket

UNIX Domain Socket是透過建立一個檔案描述符，不同進程之間的通訊透過讀寫這個檔案描述符進行通訊(可以分為建立進程和其他進程，其他進程之間的相互通訊可以透過創建進程作為中轉)。 e.g.

// 创建进程
const net = require('net')
const unixSocketServer = net.createServer(server => {
  server.on('data', data => {
    console.log(`receive data: ${data}`)
  })
})

unixSocketServer.listen('/tmp/test', () => {
  console.log('listening...')
})
// 其他进程
const net = require('net')
const socket = net.createConnection({path: '/tmp/test'})

socket.on('data', data => {
  console.log(data.toString())
})
socket.write('my name is vb')
// 输出结果
listening...
receive data: my name is vb

三、管道

管道通訊分兩種，非命名管道和命名管道。
非命名管道的實作方式和UNIX Domain Socket一樣，都是透過建立檔案描述符進行通訊。
命名管道是透過固定的檔案描述符進行通訊:

"\\\\.\\pipe\\" + PIPE_NAME;

源码可参考stackoverflow（https://stackoverflow.com/questions/11750041/how-to-create-a-named-pipe-in-node-js）
目前理解的管道通信和UNIX Domain Socket实现基本一致，只是管道通信规范了读写权限，半双工通信，UNIX Domain Socket更加自由一些。

四、Signal(信号)

Signal是操作系统在终止进程前给进程发送的信号。在node中可以通过process.kill(pid, signal)/child_process.kill(pid, signal)接口实现,e.g.

// 要被终止的http守护进程
const Koa = require('koa')
const app = new Koa()

app.listen(3004, () => {
  console.log(`process pid is : ${process.pid}`) // process pid is : 75208
})
// 操作进程
process.kill(75208, 'SIGHUP') // 'SIGHUP'是一般结束进程的信号，还有更多其他的信号参考 [标识](https://blog.csdn.net/houjixin/article/details/71430489)

但这里的前提是你需要获取到被终止的进程pid，更多pid的内容可阅读我之前关于进程的文章。

五、Message queue(消息队列)

一开始我以为是redis,各种MQ之类的基于TCP的消息队列。但其实是操作系统内的消息队列，node暂时没有提供相关的上层接口，需要更底层实现，e.g. svmq

更多node相关知识，请访问：nodejs 教程！！

以上是詳解node中進程通訊的幾種實作方式的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！