在nodejs中创建child process的方法
简介
nodejs的maineventloop是单线程的，nodejs本身也维护着WorkerPool用来处理一些耗时的操作，我们还可以通过使用nodejs提供的worker_threads来手动创建新的线程来执行自己的任务。
本文将会介绍一种新的执行nodejs任务的方式，childprocess。
childprocess
lib/child_process.js提供了child_process模块，通过child_process我们可以创建子进程。
注意，worker_threads创建的是子线程，而child_process创建的是子进程。
在child_process模块中，可以同步创建进程也可以异步创建进程。同步创建方式只是在异步创建的方法后面加上Sync。
创建出来的进程用ChildProcess类来表示。
我们看下ChildProcess的定义：
interfaceChildProcessextendsevents.EventEmitter{
stdin:Writable|null;
stdout:Readable|null;
stderr:Readable|null;
readonlychannel?:Pipe|null;
readonlystdio:[
Writable|null,//stdin
Readable|null,//stdout
Readable|null,//stderr
Readable|Writable|null|undefined,//extra
Readable|Writable|null|undefined//extra
];
readonlykilled:boolean;
readonlypid:number;
readonlyconnected:boolean;
readonlyexitCode:number|null;
readonlysignalCode:NodeJS.Signals|null;
readonlyspawnargs:string[];
readonlyspawnfile:string;
kill(signal?:NodeJS.Signals|number):boolean;
send(message:Serializable,callback?:(error:Error|null)=>void):boolean;
send(message:Serializable,sendHandle?:SendHandle,callback?:(error:Error|null)=>void):boolean;
send(message:Serializable,sendHandle?:SendHandle,options?:MessageOptions,callback?:(error:Error|null)=>void):boolean;
disconnect():void;
unref():void;
ref():void;
/**
*events.EventEmitter
*1.close
*2.disconnect
*3.error
*4.exit
*5.message
*/
...
}
可以看到ChildProcess也是一个EventEmitter，所以它可以发送和接受event。
ChildProcess可以接收到event有5种，分别是close，disconnect，error，exit和message。
当调用父进程中的subprocess.disconnect()或子进程中的process.disconnect()后会触发disconnect事件。
当出现无法创建进程，无法kill进程和向子进程发送消息失败的时候都会触发error事件。
当子进程结束后时会触发exit事件。
当子进程的stdio流被关闭时会触发close事件。注意，close事件和exit事件是不同的，因为多个进程可能共享同一个stdio，所以发送exit事件并不一定会触发close事件。
看一个close和exit的例子：
const{spawn}=require('child_process');
constls=spawn('ls',['-lh','/usr']);
ls.stdout.on('data',(data)=>{
console.log(`stdout:${data}`);
});
ls.on('close',(code)=>{
console.log(`子进程使用代码$[code]关闭所有stdio`);
});
ls.on('exit',(code)=>{
console.log(`子进程使用代码$[code]退出`);
});
最后是message事件，当子进程使用process.send()发送消息的时候就会被触发。
ChildProcess中有几个标准流属性，分别是stderr，stdout，stdin和stdio。
stderr，stdout，stdin很好理解，分别是标准错误，标准输出和标准输入。
我们看一个stdout的使用：
const{spawn}=require('child_process');
constsubprocess=spawn('ls');
subprocess.stdout.on('data',(data)=>{
console.log(`接收到数据块${data}`);
});
stdio实际上是stderr,stdout,stdin的集合：
readonlystdio:[ Writable|null,//stdin Readable|null,//stdout Readable|null,//stderr Readable|Writable|null|undefined,//extra Readable|Writable|null|undefined//extra ];
其中stdio[0]表示的是stdin，stdio[1]表示的是stdout，stdio[2]表示的是stderr。
如果在通过stdio创建子进程的时候，这三个标准流被设置为除pipe之外的其他值，那么stdin，stdout和stderr将为null。
我们看一个使用stdio的例子：
constassert=require('assert');
constfs=require('fs');
constchild_process=require('child_process');
constsubprocess=child_process.spawn('ls',{
stdio:[
0,//使用父进程的stdin用于子进程。
'pipe',//把子进程的stdout通过管道传到父进程。
fs.openSync('err.out','w')//把子进程的stderr定向到一个文件。
]
});
assert.strictEqual(subprocess.stdio[0],null);
assert.strictEqual(subprocess.stdio[0],subprocess.stdin);
assert(subprocess.stdout);
assert.strictEqual(subprocess.stdio[1],subprocess.stdout);
assert.strictEqual(subprocess.stdio[2],null);
assert.strictEqual(subprocess.stdio[2],subprocess.stderr);
通常情况下父进程中维护了一个对子进程的引用计数，只有在当子进程退出之后父进程才会退出。
这个引用就是ref，如果调用了unref方法，则允许父进程独立于子进程退出。
const{spawn}=require('child_process');
constsubprocess=spawn(process.argv[0],['child_program.js'],{
detached:true,
stdio:'ignore'
});
subprocess.unref();
最后，我们看一下如何通过ChildProcess来发送消息：
subprocess.send(message[,sendHandle[,options]][,callback])
其中message就是要发送的消息，callback是发送消息之后的回调。
sendHandle比较特殊，它可以是一个TCP服务器或socket对象，通过将这些handle传递给子进程。子进程将会在message事件中，将该handle传递给Callback函数，从而可以在子进程中进行处理。
我们看一个传递TCPserver的例子，首先看主进程：
constsubprocess=require('child_process').fork('subprocess.js');
//打开server对象，并发送该句柄。
constserver=require('net').createServer();
server.on('connection',(socket)=>{
socket.end('由父进程处理');
});
server.listen(1337,()=>{
subprocess.send('server',server);
});
再看子进程：
process.on('message',(m,server)=>{
if(m==='server'){
server.on('connection',(socket)=>{
socket.end('由子进程处理');
});
}
});
可以看到子进程接收到了serverhandle，并且在子进程中监听connection事件。
下面我们看一个传递socket对象的例子：
onst{fork}=require('child_process');
constnormal=fork('subprocess.js',['normal']);
constspecial=fork('subprocess.js',['special']);
//开启server，并发送socket给子进程。
//使用`pauseOnConnect`防止socket在被发送到子进程之前被读取。
constserver=require('net').createServer({pauseOnConnect:true});
server.on('connection',(socket)=>{
//特殊优先级。
if(socket.remoteAddress==='74.125.127.100'){
special.send('socket',socket);
return;
}
//普通优先级。
normal.send('socket',socket);
});
server.listen(1337);
subprocess.js的内容：
process.on('message',(m,socket)=>{
if(m==='socket'){
if(socket){
//检查客户端socket是否存在。
//socket在被发送与被子进程接收这段时间内可被关闭。
socket.end(`请求使用${process.argv[2]}优先级处理`);
}
}
});
主进程创建了两个subprocess，一个处理特殊的优先级，一个处理普通的优先级。
异步创建进程
child_process模块有4种方式可以异步创建进程，分别是child_process.spawn()、child_process.fork()、child_process.exec()和child_process.execFile()。
先看一个各个方法的定义：
child_process.spawn(command[,args][,options]) child_process.fork(modulePath[,args][,options]) child_process.exec(command[,options][,callback]) child_process.execFile(file[,args][,options][,callback])
其中child_process.spawn是基础，他会异步的生成一个新的进程，其他的fork，exec和execFile都是基于spawn来生成的。
fork会生成新的Node.js进程。
exec和execFile是以新的进程执行新的命令，并且带有callback。他们的区别就在于在windows的环境中，如果要执行.bat或者.cmd文件，没有shell终端是执行不了的。这个时候就只能以exec来启动。execFile是无法执行的。
或者也可以使用spawn。
我们看一个在windows中使用spawn和exec的例子：
//仅在Windows上。
const{spawn}=require('child_process');
constbat=spawn('cmd.exe',['/c','my.bat']);
bat.stdout.on('data',(data)=>{
console.log(data.toString());
});
bat.stderr.on('data',(data)=>{
console.error(data.toString());
});
bat.on('exit',(code)=>{
console.log(`子进程退出，退出码$[code]`);
});
const{exec,spawn}=require('child_process');
exec('my.bat',(err,stdout,stderr)=>{
if(err){
console.error(err);
return;
}
console.log(stdout);
});
//文件名中包含空格的脚本：
constbat=spawn('"myscript.cmd"',['a','b'],{shell:true});
//或：
exec('"myscript.cmd"ab',(err,stdout,stderr)=>{
//...
});
同步创建进程
同步创建进程可以使用child_process.spawnSync()、child_process.execSync()和child_process.execFileSync()，同步的方法会阻塞Node.js事件循环、暂停任何其他代码的执行，直到子进程退出。
通常对于一些脚本任务来说，使用同步创建进程会比较常用。
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