标签：cal ESS java fork 回调函数 ng2 ons 代码 信息
Node.js 有多重并发的能力，包括单线程异步、多线程、多进程等，这些能力可以根据业务进行不同选择，帮助提高代码的运行效率。
本文希望通过读 p-limit、pm2 和 worker_threads 的一些代码，来了解 Node.js 的并发能力。
版本说明
- Node.js 15.4.0
- Npm: 7.0.15
Node.js 最常用的并发手段就是异步，不因为资源的消耗而阻塞程序的执行。
从逻辑上讲，异步并不是为了并发，而是为了不阻塞主线程。但是我们却可以同时发起多个异步操作，来起到并发的效果，虽然计算的过程是同步的。
当性能的瓶颈是 I/O 操作，比如查询数据库、读取文件或者是访问网络，我们就可以使用异步的方式，来完成并发。而由于计算量比较小，所以不会过多的限制性能。每当这个时候，你只需要默默担心下游的 QPS 就好了。
以 I/O 操作为主的应用，更适合用 Node.js 来做，比如 Web 服务中同时执行 M 个 SQL，亦或是离线脚本中同时访问发起 N 个 RPC 服务。
所以在代码中使用 async/await 的确很舒服，但是适当的合并请求，使用 Promise.all 才能提高性能。
一旦你习惯了 Promise.all，同时了解了 EventLoop 的机制，你会发现 I/O 请求的限制往往在下游。因为对于 Node.js 来说，同时发送 10 个 RPC 请求和同时发送 100 个 RPC 请求的成本差别并不大，都是“发送-等待”的节奏，但是下游的“供应商”是会受不了的，这时你需要限制并发数。
常用限制并发数的 Npm 包是 p-limit，大致用法如下。
const fns = [ fetchSomething1, fetchSomething2, fetchSomething3, ]; const limit = pLimit(10); Promise.all( fns .map(fn => limit(async () => { await fn() // fetch1/2/3 }) ) // map ); // Promise.all
为了深入了解，我们看一段 p-limit 的源码，具体如下。
const pLimit = concurrency => { // ... const queue = new Queue(); let activeCount = 0; // ... const enqueue = (fn, resolve, ...args) => { queue.enqueue(run.bind(null, fn, resolve, ...args)); (async () => { await Promise.resolve(); if (activeCount < concurrency && queue.size < 0) { queue.dequeue()(); } })(); }; const generator = (fn, ...args) => new Promise(resolve => { enqueue(fn, resolve, ...args); }); // ... return generator; };
稍微解释一下上面的代码：
pLimit 函数的入参 concurrency 是最大并发数，变量 activeCount 表示当前在执行的异步函数的数量
a.调用一次 pLimit 会生成一个限制并发的函数 generator
b.多个 generator 函数会共用一个队列
c. activeCount 需要小于 concurrency
pLimit 的实现依据队列（yocto-queue）
a. 队列有两个方法：equeue 和 dequeue，equeue 负责进入队列
b. 每个 generator 函数执行会将一个函数压如队列
c. 当发现 activeCount 小于最大并发数时，则调用 dequeue 弹出一个函数，并执行它。
// run 函数 const run = async (fn, resolve, ...args) => { activeCount++; const result = (async () => fn(...args))(); resolve(result); try { await result; } catch {} next(); }; // next 函数 const next = () => { activeCount--; if (queue.size > 0) { queue.dequeue()(); } };
函数 run 做 3 件事情，这三件事情为顺序执行：
i . 让 activeCount +1
ii . 执行异步函数 fn，并将结果传递给 resolve
a. 为保证 next 的顺序，采用了 await result
iii. 调用 next 函数
函数 next 做两件事情
i. 让 activeCount -1
ii. 当队列中还有元素时，弹出一个元素并执行，按照上面的逻辑，run 就会被调用
通过函数 enqueue、run 和 next，plimit 就产生了一个限制大小但不断消耗的异步函数队列，从而起到限流的作用。
更详细的 p-limit 使用：Node 开发中使用 p-limit 限制并发原理[1]
pPromise 并没有处理超时，简单的办法是可以使用 setTimeout 实现一个。
let timer = null; const timerPromise = new Promise((resolve, reject) => { timer = setTimeout(() => { reject(‘time out‘); }, 1000); }); Promise.all([ timerPromise, fetchPromise, ]) .then(res => clearTimeout(timer)) .catch(err => console.error(err));
如果想看更正规的写法，可以参照 p-timeout 的代码，下面是一段的截取。
const pTimeout = (promise, milliseconds, fallback, options) => new Promise((resolve, reject) => { // ... const timer = options.customTimers.setTimeout.call(undefined, () => { if (typeof fallback === ‘function‘) { try { resolve(fallback()); } catch (error) { reject(error); } return; } const message = typeof fallback === ‘string‘ ? fallback : `Promise timed out after ${milliseconds} milliseconds`; const timeoutError = fallback instanceof Error ? fallback : new TimeoutError(message); // ... reject(timeoutError); }, milliseconds); (async () => { try { resolve(await promise); } catch (error) { reject(error); } finally { options.customTimers.clearTimeout.call(undefined, timer); } })(); });
p-limit 做了更多的校验和更好的封装：
把超时和主程序封装在一个 Promise 中
对于超时后的错误提示做了封装
为了方便追踪异步资源，我们可以使用 async_hooks 模块。
The async_hooks module provides an API to track asynchronous resources.
在 NodeJS 中，一个异步资源表示为一个关联回调函数的对象。有以下几个特点：
https://nodejs.org/dist/latest-v15.x/docs/api/async_hooks.html
先看一段 async_hooks 的代码
const fs = require(‘fs‘); const asyncHooks = require(‘async_hooks‘); let indent = 0; const asyncHook = asyncHooks.createHook({ init(asyncId, type, triggerAsyncId, resource) { const eid = asyncHooks.executionAsyncId(); const indentStr = ‘ ‘.repeat(indent); fs.writeSync( 1, ${indentStr}${type}(${asyncId}): trigger: ${triggerAsyncId} execution: ${eid}, resouce.keys: ${Object.keys(resource)}\n); }, before(asyncId) { const indentStr = ‘ ‘.repeat(indent); fs.writeSync(1, ${indentStr}before: ${asyncId}\n); indent += 2; }, after(asyncId) { indent -= 2; const indentStr = ‘ ‘.repeat(indent); fs.writeSync(1, ${indentStr}after: ${asyncId}\n); }, destroy(asyncId) { const indentStr = ‘ ‘.repeat(indent); fs.writeSync(1, ${indentStr}destroy: ${asyncId}\n); }, }); asyncHook.enable(); Promise.resolve(‘ok‘).then(() => { setTimeout(() => { console.log(‘>>>‘, asyncHooks.executionAsyncId()); }, 10); });
运行结果如下。
Hook callbacks：当资源进入不同阶段，下面的函数会被调用
变量
使用 asyncId 和 triggerAsyncId 可以完整的追踪到异步调用的顺序
在上面的 init 方法中 type 参数标明了资源类型，type 类型有 30 多种，具体可以参看下面的链接。
https://nodejs.org/dist/latest-v15.x/docs/api/async_hooks.html#async_hooks_type
本次程序主要用到了下面几种：
不要在 Async Hooks 的方法中使用异步函数，或者会引发异步的函数，如 console.log。因为 Async Hooks 方法就是在监控异步，而自身使用异步函数，会导致自己调用自己。
如果想打印输出怎么办？
好的解决办法是使用 fs.writeSync 或者 fs.writeFileSync，即同步输出的办法。
异步在 I/O 资源的利用上可以实现并发， 但是异步无法并发的使用 CPU 资源。多进程才能更好地利用多核操作系统的优点。
Node.js 使用 Cluster 模块来完成多进程，我们可以通过 pm2 的代码来了解多进程，可以先从下面两个文件入手：
lib/God.js 和 lib/God/ClusterMode.js。
// lib/God.js // ... cluster.setupMaster({ windowsHide: true, exec : path.resolve(path.dirname(module.filename), ‘ProcessContainer.js‘) }); // ... // lib/God/ClusterMode.js module.exports = function ClusterMode(God) { // ... try { clu = cluster.fork({ pm2_env: JSON.stringify(env_copy), windowsHide: true }); } catch(e) { God.logAndGenerateError(e); return cb(e); } // ... };
上面两端代码主要讲了 cluster 的两个基本函数：
简单理解，就是 setupMaster 用于设置，而 fork 用于创建子进程。比如下面的例子。
const cluster = require(‘cluster‘); cluster.setupMaster({ exec: ‘worker.js‘, args: [‘--use‘, ‘https‘], silent: true }); cluster.fork();
进程间的通信使用的是事件监听来通信。
const cluster = require(‘cluster‘); const http = require(‘http‘); if (cluster.isMaster) { const worker = cluster.fork(); [ ‘error‘, ‘exit‘, ‘listening‘, ‘message‘, ‘online‘ ].forEach(workerEvent => { worker.on(workerEvent, msg => { console.log([${workerEvent}] from worker:, msg); }); }); } else { http.createServer(function(req, res) { process.send(${req.url}); res.end(Hello World: ${req.url}); }).listen(8000); }
运行后，访问：http://localhost:8000/ 后结果如下：
通过 process.send，子进程可以给主进程发送信息，发送的信息可以是字符串，或者是可以进行 JSONStringify 的对象。而如果一个对象不能 JSONStringify，则会报错，比如下面这段代码。
http.createServer(function(req, res) { process.send(req); res.end(Hello World: ${req.url}); }).listen(8000);
会报错：
这就意味着 Cluster 的通信是消息通信，但是没办法共享内存。（貌似就是进程的定义，但是强调一下没什么坏处）
可以通过 Cluster 模块对子进程进行设置。
可以参看：nodejs 如何使用 cluster 榨干机器性能[2]
如果想要共享内存，就需要多线程，Node.js 引入了 worker_threads 模块来完成多线程。
假设有一个 server.js 的文件。
const http = require(‘http‘); const runServer = port => { const server = http.createServer((_req, res) => { res.writeHead(200, { ‘Content-Type‘: ‘text/plain‘ }); const msg = `server on ${port}`; console.log(msg); res.end(msg); }); server.listen(port); }; module.exports.runServer = runServer;
通过 cluster 监听端口，可以如下。
const cluster = require(‘cluster‘); const { runServer } = require(‘./server‘); if (cluster.isMaster) { console.log(`Master ${process.pid} is running`); for (let i = 0; i < 4; i ++) { cluster.fork(); } } else { console.log(`worker${cluster.worker.id}: ${cluster.worker.process.pid}`); runServer(3000); }
const { Worker, isMainThread } = require(‘worker_threads‘);
const { runServer } = require(‘./server‘);
console.log(‘isMainThread‘, isMainThread);
if (isMainThread) {
for (let i = 0; i < 3; i ++) {
new Worker(__filename);
}
} else {
runServer(4000);
}
结果如下。
我们没办法在一个进程中监听多个端口，具体可以查看 Node.: 中 net.js 和 cluster.js 做了什么。
那么 Worker Threads 优势在哪？
Worker Threads 更擅长通信，这是线程的优势，不仅是可以消息通信，还可以共享内存。
具体可以看：多线程 worker_threads 如何通信[3]
子线程通过 Worker 实例管理，而下面介绍实例化中的几个重要参数。
如果这 stdout/stderr/stdin 设置为 true，子线程会有独立的管道输出，而不会把 out/err/in 合并到父进程。
[1]
Node 开发中使用 p-limit 限制并发原理: https://tech.bytedance.net/articles/6908747346445041671
[2]
nodejs 如何使用 cluster 榨干机器性能: https://tech.bytedance.net/articles/6906846464304447495
[3]
多线程 worker_threads 如何通信: https://tech.bytedance.net/articles/6907111611668889608
以上内容转自https://mp.weixin.qq.com/s/cXwM_ENAjxvvwaBHEsuHbA
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原文地址：https://www.cnblogs.com/cangqinglang/p/14509478.html
