什么是进程和线程，NodeJS如何开启进程，进程间怎么通信

1195字
6分钟
2024-08-29
- 技术

在计算机科学中，进程和线程是两个关键的概念。它们是操作系统管理程序执行的基本单位，对理解程序的并发性和资源管理非常重要。本文将详细解析进程与线程的概念、它们之间的区别，并介绍如何在Node.js中创建进程及实现进程间通信。

进程是什么？

**进程（Process）**是操作系统中分配资源的基本单位。每个进程是一个正在执行的程序实例，拥有独立的内存空间、数据栈及其他系统资源，如文件句柄和网络连接。由于进程是相互独立的，一个进程的崩溃或退出不会影响到其他进程。

内存空间：每个进程拥有独立的地址空间，不会与其他进程共享内存，这样可以减少进程间的干扰和数据安全问题。
资源管理：操作系统为每个进程分配必要的资源，如CPU时间、内存和文件句柄。
隔离性：进程之间相互独立，一个进程的错误通常不会影响到其他进程。

线程是什么？

**线程（Thread）**是进程中的一个执行路径。一个进程可以包含多个线程，这些线程共享进程的资源（如内存空间和文件句柄），但每个线程有自己的栈空间和程序计数器。

共享资源：同一进程内的线程共享资源，因此线程之间的通信速度快、成本低。
轻量级：线程的创建、销毁和上下文切换的成本比进程低。
并发执行：多个线程可以在多核CPU上并发执行，提高程序执行效率。

进程与线程的区别

特性	进程	线程
资源独立性	进程之间相互独立，拥有各自的资源和内存空间。	线程共享同一进程的资源和内存空间。
开销	进程创建和销毁的开销较大，需要分配独立的资源。	线程的开销较小，创建、销毁和切换速度更快。
通信	进程间通信较复杂，通常需要使用操作系统提供的机制。	线程间通信较容易，因为它们共享内存空间。
稳定性	一个进程崩溃不会影响其他进程。	一个线程崩溃可能导致整个进程崩溃。
并发性	进程之间的并发执行较为独立，适合多任务处理。	线程支持并发执行，提高单个进程的执行效率。

Node.js 如何开启进程？

Node.js 提供了多种方式来创建和管理进程，其中 child_process 模块是最常用的。通过该模块，可以创建子进程并进行进程间通信。以下是几种常用的方法：

1. `exec`

exec 用于执行一个 shell 命令，并将命令的输出通过回调函数返回，适用于短时间运行的进程。

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const { exec } = require("child_process");
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exec("ls -l", (error, stdout, stderr) => {
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  if (error) {
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    console.error(`Error: ${error.message}`);
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    return;
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  }
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  if (stderr) {
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    console.error(`Stderr: ${stderr}`);
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    return;
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  }
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  console.log(`Stdout: ${stdout}`);
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});

2. `spawn`

spawn 类似于 exec，但它返回一个子进程对象，可以通过 stdout 和 stderr 流获取输出，适合长时间运行的进程。

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const { spawn } = require("child_process");
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const ls = spawn("ls", ["-l"]);
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ls.stdout.on("data", (data) => {
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  console.log(`Stdout: ${data}`);
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});
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ls.stderr.on("data", (data) => {
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  console.error(`Stderr: ${data}`);
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});
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ls.on("close", (code) => {
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  console.log(`Child process exited with code ${code}`);
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});

3. `fork`

fork 用于创建一个 Node.js 子进程，适用于进程间通信。fork 是 spawn 的一种特殊情况，专门用于创建 Node.js 子进程，并且内建了通信通道。

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const { fork } = require("child_process");
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const child = fork("child.js");
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child.on("message", (message) => {
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  console.log(`Received message from child: ${message}`);
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});
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child.send("Hello from parent");

进程间的通信（IPC）

在 Node.js 中，进程间的通信可以通过 message 事件实现，尤其是在使用 fork 创建的子进程中。父进程和子进程之间可以相互发送和接收消息。

父进程发送消息给子进程：

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const { fork } = require("child_process");
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const child = fork("child.js");
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child.send({ hello: "world" });

子进程接收和发送消息：

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process.on("message", (message) => {
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  console.log(`Received message from parent: ${message.hello}`);
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  process.send({ reply: "Hello from child" });
4
});