深刻Node.js的進程與子進程：從文檔到實踐
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進程：process模塊
process 模塊是 nodejs 提供給開發者用來和當前進程交互的工具，它的提供了不少實用的 API。從文檔出發，管中窺豹，進一步認識和學習 process 模塊：css
- 如何處理命令參數？
- 如何處理工做目錄？
- 如何處理異常？
- 如何處理進程退出？
- process 的標準流對象
- 深刻理解 process.nextTick
如何處理命令參數？
命令行參數指的是 2 個方面：html
- 傳給 node 的參數。例如
node --harmony script.js --version中，--harmony就是傳給 node 的參數 - 傳給進程的參數。例如
node script.js --version --help中，--version --help就是傳給進程的參數
它們分別經過 process.argv 和 process.execArgv 來得到。前端
如何處理工做目錄？
經過process.cwd()能夠獲取當前的工做目錄。java
經過process.chdir(directory)能夠切換當前的工做目錄，失敗後會拋出異常。實踐以下：node
function safeChdir(dir) {
try {
process.chdir(dir);
return true;
} catch (error) {
return false;
}
}
如何處理異常？
uncaughtException 事件
Nodejs 能夠經過 try-catch 來捕獲異常。若是異常未捕獲，則會一直從底向事件循環冒泡。如是冒泡到事件循環的異常沒被處理，那麼就會致使當前進程異常退出。webpack
根據文檔，能夠經過監聽 process 的 uncaughtException 事件，來處理未捕獲的異常：css3
process.on("uncaughtException", (err, origin) => {
console.log(err.message);
});
const a = 1 / b;
console.log("abc"); // 不會執行
上面的代碼，控制檯的輸出是：b is not defined。捕獲了錯誤信息，而且進程以0退出。開發者能夠在 uncaughtException 事件中，清除一些已經分配的資源（文件描述符、句柄等），不推薦在其中重啓進程。git
unhandledRejection 事件
若是一個 Promise 回調的異常沒有被.catch()捕獲，那麼就會觸發 process 的 unhandledRejection 事件：github
process.on("unhandledRejection", (err, promise) => {
console.log(err.message);
});
Promise.reject(new Error("錯誤信息")); // 未被catch捕獲的異常，交由unhandledRejection事件處理
warning 事件
告警不是 Node.js 和 Javascript 錯誤處理流程的正式組成部分。 一旦探測到可能致使應用性能問題，缺陷或安全隱患相關的代碼實踐，Node.js 就可發出告警。
好比前一段代碼中，若是出現未被捕獲的 promise 回調的異常，那麼就會觸發 warning 事件。
如何處理進程退出？
process.exit() vs process.exitCode
一個 nodejs 進程，能夠經過 process.exit() 來指定退出代碼，直接退出。不推薦直接使用 process.exit()，這會致使事件循環中的任務直接不被處理，以及可能致使數據的截斷和丟失（例如 stdout 的寫入）。
setTimeout(() => {
console.log("我不會執行");
});
process.exit(0);
正確安全的處理是，設置 process.exitCode，並容許進程天然退出。
setTimeout(() => {
console.log("我不會執行");
});
process.exitCode = 1;
beforeExit 事件
用於處理進程退出的事件有：beforeExit 事件 和 exit 事件。
當 Node.js 清空其事件循環而且沒有其餘工做要安排時，會觸發 beforeExit 事件。例如在退出前須要一些異步操做，那麼能夠寫在 beforeExit 事件中：
let hasSend = false;
process.on("beforeExit", () => {
if (hasSend) return; // 避免死循環
setTimeout(() => {
console.log("mock send data to serve");
hasSend = true;
}, 500);
});
console.log(".......");
// 輸出：
// .......
// mock send data to serve
注意：在 beforeExit 事件中若是是異步任務，那麼又會被添加到任務隊列。此時，任務隊列完成全部任務後，又回觸發 beforeExit 事件。所以，不處理的話，可能出現死循環的狀況。若是是顯式調用 exit()，那麼不會觸發此事件。
exit 事件
在 exit 事件中，只能執行同步操做。在調用 'exit' 事件監聽器以後，Node.js 進程將當即退出，從而致使在事件循環中仍排隊的任何其餘工做被放棄。
process 的標準流對象
process 提供了 3 個標準流。須要注意的是，它們有些在某些時候是同步阻塞的（請見文檔）。
- process.stderr：WriteStream 類型，
console.error的底層實現，默認對應屏幕 - process.stdout：WriteStream 類型，
console.log的底層實現，默認對應屏幕 - process.stdin：ReadStream 類型，默認對應鍵盤輸入
下面是基於「生產者-消費者模型」的讀取控制檯輸入而且及時輸出的代碼：
process.stdin.setEncoding("utf8");
process.stdin.on("readable", () => {
let chunk;
while ((chunk = process.stdin.read()) !== null) {
process.stdout.write(`>>> ${chunk}`);
}
});
process.stdin.on("end", () => {
process.stdout.write("結束");
});
關於事件的含義，仍是請看stream 的文檔。
深刻理解 process.nextTick
我第一次看到 process.nextTick 的時候是比較懵的，看文檔能夠知道，它的用途是：把回調函數做爲微任務，放入事件循環的任務隊列中。但這麼作的意義是什麼呢？
由於 nodejs 並不適合計算密集型的應用，一個進程就一個線程，在當下時間點上，就一個事件在執行。那麼，若是咱們的事件佔用了不少 cpu 時間，那麼以後的事件就要等待很是久。因此，nodejs 的一個編程原則是儘可能縮短每個事件的執行事件。process.nextTick 的做用就在這，將一個大的任務分解成多個小的任務。示例代碼以下：
// 被拆分紅2個函數執行
function BigThing() {
doPartThing();
process.nextTick(() => finishThing());
}
在事件循環中，什麼時候執行 nextTick 註冊的任務呢？請看下面的代碼：
setTimeout(function() {
console.log("第一個1秒");
process.nextTick(function() {
console.log("第一個1秒：nextTick");
});
}, 1000);
setTimeout(function() {
console.log("第2個1秒");
}, 1000);
console.log("我要輸出1");
process.nextTick(function() {
console.log("nextTick");
});
console.log("我要輸出2");
輸出的結果以下，nextTick 是早於 setTimeout：
我要輸出1 我要輸出2 nextTick 第一個1秒 第一個1秒：nextTick 第2個1秒
在瀏覽器端，nextTick 會退化成 setTimeout(callback, 0)。但在 nodejs 中請使用 nextTick 而不是 setTimeout，前者效率更高，而且嚴格來講，二者建立的事件在任務隊列中順序並不同（請看前面的代碼）。
子進程：child_process模塊
掌握 nodejs 的 child_process 模塊可以極大提升 nodejs 的開發能力，例如主從進程來優化 CPU 計算的問題，多進程開發等等。本文從如下幾個方面介紹 child_process 模塊的使用：
- 建立子進程
- 父子進程通訊
- 獨立子進程
- 進程管道
建立子進程
nodejs 的 child_process 模塊建立子進程的方法：spawn, fork, exec, execFile。它們的關係以下：
- fork, exec, execFile 都是經過 spawn 來實現的。
- exec 默認會建立 shell。execFile 默認不會建立 shell，意味着不能使用 I/O 重定向、file glob，但效率更高。
- spawn、exec、execFile 都有同步版本，可能會形成進程阻塞。
child_process.spawn()的使用：
const { spawn } = require("child_process");
// 返回ChildProcess對象，默認狀況下其上的stdio不爲null
const ls = spawn("ls", ["-lh"]);
ls.stdout.on("data", data => {
console.log(`stdout: ${data}`);
});
ls.stderr.on("data", data => {
console.error(`stderr: ${data}`);
});
ls.on("close", code => {
console.log(`子進程退出，退出碼 ${code}`);
});
child_process.exec()的使用：
const { exec } = require("child_process");
// 經過回調函數來操做stdio
exec("ls -lh", (err, stdout, stderr) => {
if (err) {
console.error(`執行的錯誤: ${err}`);
return;
}
console.log(`stdout: ${stdout}`);
console.error(`stderr: ${stderr}`);
});
父子進程通訊
fork()返回的 ChildProcess 對象，監聽其上的 message 事件，來接受子進程消息；調用 send 方法，來實現 IPC。
parent.js 代碼以下：
const { fork } = require("child_process");
const cp = fork("./sub.js");
cp.on("message", msg => {
console.log("父進程收到消息：", msg);
});
cp.send("我是父進程");
sub.js 代碼以下：
process.on("message", m => {
console.log("子進程收到消息：", m);
});
process.send("我是子進程");
運行後結果：
父進程收到消息： 我是子進程 子進程收到消息： 我是父進程
獨立子進程
在正常狀況下，父進程必定會等待子進程退出後，才退出。若是想讓父進程先退出，不受到子進程的影響，那麼應該：
- 調用 ChildProcess 對象上的
unref() -
options.detached設置爲 true - 子進程的 stdio 不能是鏈接到父進程
main.js 代碼以下：
const { spawn } = require("child_process");
const subprocess = spawn(process.argv0, ["sub.js"], {
detached: true,
stdio: "ignore"
});
subprocess.unref();
sub.js 代碼以下：
setInterval(() => {}, 1000);
進程管道
options.stdio 選項用於配置在父進程和子進程之間創建的管道。 默認狀況下，子進程的 stdin、 stdout 和 stderr 會被重定向到 ChildProcess 對象上相應的 subprocess.stdin、subprocess.stdout 和 subprocess.stderr 流。 這意味着能夠經過監聽其上的 data事件，在父進程中獲取子進程的 I/O 。
能夠用來實現「重定向」：
const fs = require("fs");
const child_process = require("child_process");
const subprocess = child_process.spawn("ls", {
stdio: [
0, // 使用父進程的 stdin 用於子進程。
"pipe", // 把子進程的 stdout 經過管道傳到父進程 。
fs.openSync("err.out", "w") // 把子進程的 stderr 定向到一個文件。
]
});
也能夠用來實現"管道運算符"：
const { spawn } = require("child_process");
const ps = spawn("ps", ["ax"]);
const grep = spawn("grep", ["ssh"]);
ps.stdout.on("data", data => {
grep.stdin.write(data);
});
ps.stderr.on("data", err => {
console.error(`ps stderr: ${err}`);
});
ps.on("close", code => {
if (code !== 0) {
console.log(`ps 進程退出，退出碼 ${code}`);
}
grep.stdin.end();
});
grep.stdout.on("data", data => {
console.log(data.toString());
});
grep.stderr.on("data", data => {
console.error(`grep stderr: ${data}`);
});
grep.on("close", code => {
if (code !== 0) {
console.log(`grep 進程退出，退出碼 ${code}`);
}
});
參考連接
- Nodejs v12 Stream 文檔
- Nodejs v12 process 文檔
- nodejs 學習筆記
- 一篇文章構建你的 NodeJS 知識體系
- Node.js - 進程學習筆記
- glob
- Nodejs 進階：如何玩轉子進程（child_process）
放在最後
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- 1. 深刻Node.js的進程與子進程：從文檔到實踐
- 2. 深刻理解Node.js 中的進程與線程
- 3. node.js的process進程和子進程
- 4. 深刻實踐Springboot實戰.pdf文檔
- 5. 深刻理解Node.js 進程與線程(8000長文完全搞懂)
- 6. nodejs-進程與子進程
- 7. Node.js 子進程與應用場景
- 8. node.js 建立子進程 I
- 9. Node.js 進階之進程與線程
- 10. Node.js：進程、子進程與cluster多核處理模塊
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