Node.js程序管理之子程序詳解

2022-07-06 14:01:04

一、理論

之前看多程序這一章節時發現這塊東西挺多,寫Process模組的時候也有提到，今天下午午休醒來靜下心來好好的看了一遍，發現也不是太難理解。

Node.js是單執行緒的,對於現在普遍是多處理器的機器是一種浪費,怎麼能利用起來呢？於是child_process模組出現了。child_process模組可以在其他程序上產生、派生，並執行工作。

child_process模組提供了一個ChildProcess的新類，它可以作為從父程序存取子程序的表示形式。Process模組也是ChildProcess物件。當你從父模組存取process時，它是父ChildProcess物件，當你從子程序存取Process是，它是ChildProcess物件

瞭解一個物件無外乎事件、方法、屬性。ChildProcess也是一樣。下面列出一些常用的事件、方法和屬性。

事件:

message:當ChildProcess物件呼叫send()方法來傳送資料時觸發。

error:在工作程序中出現錯誤時發出。該處理程式接收一個錯誤物件作為唯一的引數。

exit:當工作程序結束時發出。該處理程式接收兩個引數,code,signal.

close:當工作程序的所有stdio流都已經終止的時候發出。與exit不同的是，因為多個程序可以共用相同的stdio流。

disconnect:當disconnect()在一個工作程序上被呼叫時發出。

方法:

kill([signal]):導致作業系統傳送一個kill訊號給子程序。預設是SIGTERM.

send(message,[sendHandle]):將訊息傳送到控制程式碼。訊息可是字串或物件。sendhandle可以把TCP Server或socket物件傳送到使用者端。這允許使用者端程序共用相同的埠和地址。

disconnect():關閉父程序與子程序之間的程序通訊(或IPC)通道,並把父程序和子程序的連線標誌都設定為false。

屬性:

stdin:輸入Writable流。

stdout:標準輸出Readable流。

strerr:用於輸出錯誤的標準輸出Readable流。

pid:程序的ID。

connected:一個布林值。在disconnect()被呼叫後，它被設定為false，當是false時，就不能將訊息傳送給子程序。

二、實踐

1.exec()在另一程序執行一個系統命令

exec()函數在一個子shell中執行系統命令。幾乎可以執行能從控制檯提示符下執行的任何東西，如二進位制可執行檔案、shell指令碼、Python指令碼或批次檔。

exec(command,[options],callback)函數返回一個ChildProcess物件

command:字串，指定在子shell中執行的命令。

options:物件，指定執行命令時使用的設定。選項如下：

cwd:指定子程序執行的當前工作目錄
env:一個物件，指定property:value作為環境的鍵/值對
encoding:指定儲存命令的輸出時輸出緩衝區使用的編碼
maxBuffer:指定stdout、stderror輸出緩衝區的大小。預設200*1024.
timeout:指定父程序在殺掉子程序之前，如果子程序未完成等待的毫秒數。預設0
killSignal:指定終止子程序時使用的kill訊號。預設SIGTERM。

callback:接收error、stdout、stderr3個引數。

var childProcess = require('child_process');
var options = {maxBuffer:100*1024, encoding:'utf8', timeout:5000};
var child = childProcess.exec('dir /B', options, 
                              function (error, stdout, stderr) {
  if (error) {
    console.log(error.stack);
    console.log('Error Code: '+error.code);
    console.log('Error Signal: '+error.signal);
  }
  console.log('Results: n' + stdout);
  if (stderr.length){
    console.log('Errors: ' + stderr);
  }
});
child.on('exit', function (code) {
  console.log('Completed with code: '+code);
});

輸出結果：

"C:Program Files (x86)JetBrainsWebStorm 11.0.3binrunnerw.exe" F:nodejsnode.exe child_process_exec.js
Completed with code: 0
Results: 
chef.js
child_fork.js
child_process_exec.js
child_process_exec_file.js
child_process_spawn.js
cluster_client.js
cluster_server.js
cluster_worker.js
file.txt
process_info.js


Process finished with exit code 0

2.execFile()在另一個程序上執行一個可執行檔案

它與exec()相似,不同的是execFile()沒有使用子shell,執行的命令必須是一個二進位制可執行檔案Linux的shell指令碼和Windows的批次檔不能使用ecexFile().

execFile(file,args,options,callback)也是返回一個ChildProcess。

file:字串，執行要執行的可執行檔案的路徑。

args:陣列,指定傳遞給可執行檔案的命令列引數。

options:參考exec()的。

callback:參考exec().

var childProcess = require('child_process');
var options = {maxBuffer:100*1024, encoding:'UTF-16', timeout:5000};
var child = childProcess.execFile('ping.exe', ['-n', '1', 'baidu.com'],
                                  options, function (error, stdout, stderr) {
  if (error) {
    console.log(error.stack);
    console.log('Error Code: '+error.code);
    console.log('Error Signal: '+error.signal);
  }
  console.log('Results: n' + stdout.toString());
  if (stderr.length){
    console.log('Errors: ' + stderr.toString());
  }
});
child.on('exit', function (code) {
  console.log('Child completed with code: '+code);
});

3.spawn()在另一個Node.js範例中產生一個程序

spawn(cmd,[args],[options])函數產生一個程序，連線它們之間的stdio、stdout、stderr的管道,然後在新的執行緒中使用spawn()執行檔案。它和上面兩個的主要區別是產生的程序中的stdin可以進行設定，並且stdout、stderr都是父程序中的Readable流。這意味著exec()、execFile()必須先執行完成，才能讀取緩衝區輸出，但一旦一個spawn()程序的輸出資料已被寫入就可以讀取它(這個可以從它們3個的輸出結果的順序可以看出,上面兩個都是先執行exit事件，而spawn()exit處理是在後面)。

cmd、args和上面兩個的一樣。options也可以設定cwd、env，還可以設定detached、stdio。

detached：布林值，true時使子程序成為新行程群組的組長，即使父程序退出，也會繼續，可以使用child_unref()使得父程序退出之前不等待子程序

stdio:定義子程序stdio設定([stdin,stdout,stderr]).預設[0,1,2].此字串定義每個輸入輸出流的設定。

var spawn = require('child_process').spawn;
var options = {
    env: {user:'brad'},
    detached:false,
    stdio: ['pipe','pipe','pipe']
};
var child = spawn('netstat', ['-e']);
child.stdout.on('data', function(data) {
  console.log(data.toString());
});
child.stderr.on('data', function(data) {
  console.log(data.toString());
});
child.on('exit', function(code) {
  console.log('Child exited with code', code);
});

4.實現子派生

Node.js提供了另外一種程序產生方式——派生。它主要是執行在一個單獨的處理器上執行另外一個V8引擎範例中的Node.js模組程式碼。可以用派生來並行執行多個服務。不過這需要時間來運轉V8的一個新範例，每個範例需要大約10M的記憶體,所以應該把派生的程序設計為存活期更長的，不需要大量派生的程序。與spawn不同的是，它不能為子程序設定stdio。可以使用ChildProcess物件中的send()機制在父程序與子程序間通訊。

fork(modulePath,[args],[options])物件也是返回一個ChildProcess物件。

modulePath：字串，指定被新的Node.js範例啟動的JavaScript檔案路徑。

args:陣列，指定傳遞給node命令的命令列引數。

options：引數物件，指定執行命令時使用的設定。

cwd、env上面有。

encoding:指定資料寫入輸出流時和穿越send()IPC機制時使用的編碼

execPath:指定用於建立產生Node.js程序的可執行檔案。

silent:一個布林值，true時將導致派生的程序中的stdout和stderr不與父程序相關聯，預設false。

Child.send()父程序向子程序傳送訊息，Process.send()是子程序向父程序傳送訊息。

var child_process = require('child_process');
var options = {
    env:{user:'Brad'},
    encoding:'utf8'
};
function makeChild(){
  var child = child_process.fork('chef.js', [], options);
  child.on('message', function(message) {
    console.log('Served: ' + message);
  });
  return child;
}
function sendCommand(child, command){
  console.log("Requesting: " + command);
  child.send({cmd:command});
}
var child1 = makeChild();
var child2 = makeChild();
var child3 = makeChild();
sendCommand(child1, "makeBreakfast");
sendCommand(child2, "makeLunch");
sendCommand(child3, "makeDinner");

process.on('message', function(message, parent) {
  var meal = {};
  switch (message.cmd){
    case 'makeBreakfast':
      meal = ["ham", "eggs", "toast"];
      break;
    case 'makeLunch':
      meal = ["burger", "fries", "shake"];
      break;
    case 'makeDinner':
      meal = ["soup", "salad", "steak"];
      break;
  }
  process.send(meal);
});