JavaScript中的进程、线程和协程

   <p>这周一直在编前端构建的脚本，用到了多进程去解决一个效率问题。期间差了很多进程、线程、协程的资料，在这里记录回顾一下。</p>    <h2>概念</h2>    <p>关于进程、线程、协程的概念这里就不再赘述了，具体的可以参考wiki百科：</p>    <ul>     <li> <p><a href="/misc/goto?guid=4959732639524522936" rel="nofollow,noindex">进程</a></p> </li>     <li> <p><a href="/misc/goto?guid=4959732639611252861" rel="nofollow,noindex">线程</a></p> </li>     <li> <p><a href="/misc/goto?guid=4959732639687795369" rel="nofollow,noindex">协程</a></p> </li>    </ul>    <h2>简单概括一下它们间的区别</h2>    <p>就是相对线程和协程，进程更独立，有自己的内存空间，所以进程间通信比较困难。线程比进程轻量级，属于同一进程的多个线程间可以共享全部资源。协程与线程类似，不同点在于，线程由系统控制切换，协程是由用户控制切换。</p>    <p>那么，控制切换，指的是控制什么的切换呢？</p>    <p>在一个进程中执行的程序，有时需要同时处理多个工作，这时我们可以创建多个线程，让每个线程处理一个工作。但是，进程只有一个。就好比一个人，你给他分配了多个工作，帮他把每个工作单独拉了一个列表，可还是他一个人干，他只能一会儿干干这一会儿干干那，来模拟多个工作同时进行的状态，这就是所谓的系统控制切换，系统不停的在多个线程间切换来达到并行的效果。你可能会说，那根一件一件干不是一样吗？没错，是一样的，在只有一个cpu的电脑上，用不用多线程程序执行的时间是一样的。但是，如果这个人长了两个脑袋呢？那么他就能同时处理两件工作了。多核cpu就是那个长了好多个脑地的人……而协程的切换是要由用户手动来控制的，所以协程并适合并行计算，而更多的用来优化程序结构。</p>    <h2>js都支持吗？</h2>    <p>这要看js在什么环境运行。</p>    <p>在浏览器中，可以通过webworkers创建进程，可以通过async/await，yield/Generator/GeneratorFunction实现协程，控制程序切换。</p>    <p>在node中，除了可以使用上面浏览器中可以使用的方法，还可以通过cluster，child_process创建进程，通过libuv，tagg创建线程</p>    <h2>刚才提到的那些都是啥？怎么用？</h2>    <h2>webworkers</h2>    <p>简单点儿说就是使用webworkers你可以在全新的环境中运行一个你指定的js文件。这个全新的环境是独立的，既一个全新的进程，有点儿像一个新iframe还没有window.top，window.parent属性，哈哈……</p>    <p>webworkers创建的进程和主进程之间可以通过message事件传递消息，但是消息只能是字符串，所以想要传对象和数组就只能传json了……这也是他不方便的地方。</p>    <p>具体使用方法可以看MDN上的文章： <a href="/misc/goto?guid=4959732639773170024" rel="nofollow,noindex">使用 Web Workers</a></p>    <h2>async/await</h2>    <p>async/await是es7中新加的两个关键字，async 可以声明一个异步函数，此函数需要返回一个 Promise 对象。await 可以等待一个 Promise 对象 resolve，并拿到结果。</p>    <p>其实就是类似汇编的寄存器和跳转指令……呃，通俗的说就是可以根据状态跳转态另一个函数半中间。</p>    <p>由于es7还未在各个环境实现，想要使用的话还的用一些babel-polyfill之类的库做兼容……</p>    <p>更详细介绍请看阿阮的文章： <a href="http://es6.ruanyifeng.com/?search=async&x=0&y=0#docs/async" rel="nofollow,noindex">异步操作和Async函数</a></p>    <h2>yield/Generator/GeneratorFunction</h2>    <p>generator是es6中新增的函数，本质是可以将一个函数执行暂停，并保存上下文，再次调用时恢复当时的状态。但是用来解决协程切换的问题貌似有点儿滥用特性的感觉呢……</p>    <p>更详细介绍请看阿阮的文章： <a href="http://es6.ruanyifeng.com/?search=async&x=0&y=0#docs/generator" rel="nofollow,noindex">Generator 函数</a></p>    <h2>cluster</h2>    <p>cluster是node官方提供的一个多进程模块，效果和C语言的fork函数类似，当前文件完全重新执行一遍，通过cluster.isMaster判断是不是主进程，在区分不同的操作。进程间通过事件回调来通信，NodeJS 0.6.x 以上的版本开始支持。</p>    <p>示例代码就不放了，node官方文档上写的很详细： <a href="/misc/goto?guid=4959646474498485566" rel="nofollow,noindex">cluster</a></p>    <h2>child_process</h2>    <p>node自带的child_process模块里的fork函数可以实现类似浏览器里webworkers的效果，使用方法和webworker一毛一样，都是通过读取新文件开启新进程，通过message通信。</p>    <p>具体介绍请看文档： <a href="/misc/goto?guid=4959732640049274960" rel="nofollow,noindex">child_process.fork(modulePath[, args][, options])</a></p>    <p>官方文档没有示例，下面给出一个web服务接收参数计算斐波那契数组的例子：</p>    <h3>index.js</h3>    <pre>  <code class="language-javascript">var express = require('express');  var fork = require('child_process').fork;  var app = express();  app.get('/', function(req, res){   var worker = fork('./work_fibo.js') //创建一个工作进程   worker.on('message', function(m){//接收工作进程计算结果    if('object' === typeof m && m.type === 'fibo'){     worker.kill();//发送杀死进程的信号     res.send(m.result.toString());//将结果返回客户端    }   });   worker.send({type:'fibo',num:~~req.query.n || 1});//发送给工作进程计算fibo的数量  });  app.listen(8124);  </code></pre>    <h3>work_fibo.js</h3>    <pre>  <code class="language-javascript">var fibo = functionfibo(n){//定义算法   return n > 1 ? fibo(n - 1) + fibo(n - 2) : 1;  }  process.on('message', function(m){  //接收主进程发送过来的消息   if(typeof m === 'object' && m.type === 'fibo'){    var num = fibo(~~m.num);    //计算jibo    process.send({type: 'fibo',result:num})    //计算完毕返回结果   }  });  process.on('SIGHUP', function(){   process.exit();//收到kill信息，进程退出  });  </code></pre>    <h2>libuv</h2>    <p>libuv是node底层实现使用的c++库……呃，所以如果你想使用这个库来实现多线程，那么你就得编写c++的代码了，不得不说，要想真正理解程序的本质，不多掌握几门语言真是不行啊……</p>    <p>对c++不了解我就不瞎BB了，推荐两篇文章延伸阅读：</p>    <ul>     <li><a href="/misc/goto?guid=4959732640137785010" rel="nofollow,noindex">libuv多线程处理的简单示例</a></li>     <li><a href="/misc/goto?guid=4959732640220648698" rel="nofollow,noindex">利用libuv编写异步多线程的addon实例</a></li>    </ul>    <h2>tagg</h2>    <p>tagg(Threads a gogo for Node.js)是Jorge Chamorro Bieling开发的一个node包。使用c语言phread库实现的多线程。</p>    <p>还是那刚才的斐波那契数组计算为例：</p>    <pre>  <code class="language-javascript">var Threads = require('threads_a_gogo');//加载tagg包  functionfibo(n){//定义斐波那契数组计算函数   return n > 1 ? fibo(n - 1) + fibo(n - 2) : 1;  }  var t = Threads.create().eval(fibo);  t.eval('fibo(35)', function(err, result){//将fibo(35)丢入子线程运行   if (err) throw err; //线程创建失败   console.log('fibo(35)=' + result);//打印fibo执行35次的结果  });  console.log('not block');//打印信息了，表示没有阻塞  </code></pre>    <p>最后结果：</p>    <pre>  <code class="language-javascript">not block  fibo(35)=14930352  </code></pre>    <p>我们可以看到执行效果与webworker类似，不同的是通信使用了异步回调的方式。</p>    <p>值得一提的是tagg包目前只能在linux下安装运行，这里再推荐一个tagg2包，是跨平台的。</p>    <p>这里需要重点提一下的是，不论tagg还是tagg2包都是利用phtread库和v8的v8::Isolate Class类来实现js多线程功能的。</p>    <p>Isolate代表着一个独立的v8引擎实例，v8的Isolate拥有完全分开的状态，在一个Isolate实例中的对象不能够在另外一个Isolate实例中使用。嵌入式开发者可以在其他线程创建一些额外的Isolate实例并行运行。在任何时刻，一个Isolate实例只能够被一个线程进行访问，可以利用加锁/解锁进行同步操作。</p>    <p>换而言之，我们在进行v8的嵌入式开发时，无法在多线程中访问js变量，这条规则将直接导致我们之前的tagg2里面线程执行的函数无法使用Node.js的核心api，比如fs，crypto等模块。</p>    <p>延伸阅读：</p>    <ul>     <li><a href="/misc/goto?guid=4959732640301480659" rel="nofollow,noindex">tagg</a></li>     <li><a href="/misc/goto?guid=4959732640383245706" rel="nofollow,noindex">tagg2</a></li>    </ul>    <h2>总结</h2>    <p>经过以上的学习，我们大概应该了解到进程、线程、协程的使用场景了，进程、线程适合用来处理计算密集型操作，协程适合用来优化代码结构，解决回调函数嵌套问题。线程比进程更轻，更节省资源，但是由于上面提到的线程问题，针对一些可以使用js原生的大量计算或循环还可以用用，涉及到使用nodejs核心api的操作，就要用进程解决了。</p>    <h2>p.s. 我的问题</h2>    <p>我在工作中使用的是fis配合grunt调用打包。由于要同时打包多个项目，grunt和fis都会定义全局变量，各个模块之间的配置可能会相互影响，各个模块在打包过程中又没有相互的通信，同时为了提高效率，非常时候适合使用多进程的方式来运行脚本。所以用cluster实现了多进程打包的。</p>    <p>最后，祝大家新年快乐，1号胖三斤，3号金三胖~ ┑(￣Д ￣)┍</p>    <p> </p>    <p>来自：http://brooch.me/2016/12/30/process-thread-and-coroutine-in-javascript/</p>    <p> </p>