1 进程

1.1 进程 Process

  • 场景
    • notepad.exe是一个程序，不是进程
    • 双击notepad.exe时，操作系统会开启一个进程
  • 定义
    • 进程是程序的执行实例
    • 程序在CPU上执行时的活动叫做进程
  • 特点
    • 一个进程可以创建另一个进程（父进程和子进程）例如Chrome浏览器的网页和插件
    • 通过任务管理器可以看到进程

1.2 了解CPU

  • 特点：

    • 一个单核CPU，在一个时刻，只能做一件事情
    • 如何让用户同时看电影、听音乐、写代码呢
    • 答案是在不同进程中快速切换（CPU频率）
    • 以渣男交多个女朋友举例

  • 多程序并发执行时

    • 多个程序在宏观上并行，微观上串行
    • 每个进程会出现执行-暂停-执行的规律
    • 多个进程之前会出现抢资源（如打印机队列）的现象

  • 进程的两个状态：运行态与非运行态

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  • 进程队列示意

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1.3 阻塞

  • 等待执行的进程中

    • 都是非运行态
    • 一些（A）在等待CPU资源
    • 另一些（B）在等待I/O完成（如文件读取）
    • 如果这时把CPU资源分配给B进程，B还是在等I/O（不占用CPU）
    • B进程就是阻塞进程
    • 因此，分派程序只会把CPU分配给非阻塞进程
    • 比如和女朋友排队买饭，但她中途去厕所了，那么如果排到你们了就会让你去后面重新排队

  • 进程的三个状态：运行，就绪，阻塞

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2 线程

2.1 线程引入

  • 分阶段
    • 过去在面向进程设计的系统中，进程是程序的基本执行实体
    • 在面向线程设计的系统中，进程本身不是基本运行单位，而是线程的容器
  • 引入原因
    • 进程是程序的基本执行实体，也是资源（内存等）分配的基本实体
    • 导致进程的创建、切换、销毁太消耗CPU时间了
    • 于是引入线程，线程作为执行的基本实体
    • 而进程只作为资源分配的基本实体（不管执行了）
    • 例如领导与员工们，领导负责申请、调配资源，员工们负责执行

2.2 线程Thread

  • 概念
    • CPU调度和执行的最小单元
    • 一个进程中至少有一个线程
    • 一个进程中的线程共享该进程的所有资源
    • 进程的第一个线程叫做初始化线程
    • 线程的调度可以由操作系统负责，也可以由用户自己负责
  • 举例
    • 浏览器进程中有渲染引擎、V8引擎、存储模块、网络模块、用户界面模块等
    • 每个模块都可以放在一个线程里
  • 分析：子进程 VS 线程
    • 优先使用线程，除非需要新的资源分配

3 Node.js进程控制

3.1 child_process模块

  • 目的

    • 子进程的运行结果存储在系统缓存中（最大200kb）

    • 等待子进程运行结束后，主进程再用回调函数读取子进程的运行结果（error,stdout,stderr）

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      const child_process = require('child_process')
const {exec} = child_process

exec('ls', (error, stdout, stderr)=>{
	console.log(error) // null
	console.log(stdout) // 标准输出
	console.log(stderr) // 错误内容
})

3.2 API

  • API-exec

    • exec(cmd, options, fn)

      • execute的缩写，用于执行bash命令
      • 同步版本：execSync，不用回调，直接const result = execSync

    • 流

      • 返回流（不用回调，可以监听stdout流的data事件）

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        const child_process = require('child_process')
const {exec} = child_process

const child = exec('ls -l')
// 监听stdout的data事件
child.stdout.on('data', (chunk) => {
	console.log('得到了一次数据')
	console.log(chunk)
})
// 监听stderr
child.stderr.on('data')

    • Promise

      • 可以使其Promise化（util.promisify）

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        const util = require('util')
const child_process = require('child_process')
const { exec } = child_process

const exec2 = util.promisify(exec)

exec2('ls -l').then(data => {
	console.log(data.stdout)
})

    • options常用选项（exec第二个参数，execFile第三个参数）

      • cwd：执行命令的路径
      • env：环境变量
      • shell：用什么命令行程序执行
      • maxBuffer：最大缓存
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      exec('ls', {
	cwd : 'C:\\',
	env : {NODE_ENV : 'development'},
	maxBuffer : 1024*2024
})

    • 存在的问题

      • 存在cmd被注入的风险
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      // 当接受用户输入时，以'&&'开头，接着输入一条危险指令
const userInput = '. && rm -rf /'
exec2(`ls ${userInput}`).then(data)...
// 那么命令行就会执行'ls'命令和'rm -rf /'命令

      • 推荐使用execFile

        • 执行特定的程序

        • 命令行的参数要用数组形式传入，无法注入

        • 同步版本：execFileSync

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          const { execFile } = child_process

const userInput = '. && pwd'
execFile('ls', ['-la', userInput], (error, stdout) => {
    console.log(error)
    console.log(stdout)
})
// 结果会报错，不会将'&&'作为连接号解析

        • 支持流

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          const child = execFile('ls', [userInput])
child.stdout.on('data', chunk => {
    console.log(chunk)
})

  • API-spawn

    • spawn

      • 用法与execFile方法类似
      • 区别在于没有回调函数，只能通过流事件获取结果
      • 没有最大200kb的限制（因为是流）
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      const child = spawn('ls', ['.'], { cwd : 'C:\\' })
child.stdout.on('data', chunk => {
    console.log(chunk.toString())
})

    • 能用spawn就不要用execFile

  • API-fork

    • fork

      • 创建一个子进程，执行Node脚本
      • fork('./child.js')相当于执行spawn(‘node’,['./child.js'])
      • 能用fork，就别用其他的了

    • 特点

      • 会多出一个message事件，用于父子通信
      • 会多出一个send方法
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      // n.js主进程
var n = child_process.fork('./child.js')
n.on('message', m => {
	console.log('PARENT got message:', m)
})
n.send({ hello: 'world' })// 父进程给子进程传值

// child.js子进程
process.on('message', m => {
	console.log('CHILD got message:', m)
})
process.send({ foo: 'bar' })// 子进程给父进程传值

4 Node.js线程

太新了 官方文档建议用子进程。。

https://nodejs.org/api/worker_threads.html#worker_threads_worker_threads