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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