Node.js 工作线程

在 Node.js 中，工作线程是一种可以在后台运行的单独线程，可以执行 CPU 密集型操作，而不会阻塞主线程。在本文中，我们将探讨 Node.js 工作线程的概念、用法和示例代码。

工作线程的概念

在 Node.js 中，单线程模型将所有的 I/O 操作都异步地委托给事件循环线程执行，以避免长时间地阻塞主线程。但是，如果我们需要执行一些 CPU 密集型的操作，这些操作会占用大量的 CPU 资源，导致主线程无法及时响应 I/O 事件。为了解决这个问题，Node.js 引入了工作线程，即可在后台运行的单独线程。

Node.js 工作线程由 Worker 类实现，通过创建新的 JavaScript 上下文来模拟真正的多线程行为，在工作线程中执行 JavaScript 代码。由于工作线程与主线程运行在不同的上下文中，它们拥有自己的独立的内存空间和事件循环，可以互相独立地执行 CPU 密集型操作和 I/O 操作。

工作线程的用法

使用 Node.js 工作线程非常简单，只需要创建 Worker 对象，指定 JavaScript 文件的路径，并监听 message 事件来接收来自工作线程的消息。

1. 创建工作线程

const { Worker } = require('worker_threads');

// 创建工作线程
const worker = new Worker('./worker.js');

在这个例子中，我们创建了一个工作线程，指定了 JavaScript 文件 worker.js 的路径。

2. 监听消息

// 监听工作线程消息
worker.on('message', (message) => {
  console.log('Received message from worker:', message);
});

在这个例子中，我们监听了 worker 对象的 message 事件，并在事件处理程序中打印接收到的消息。

3. 向工作线程发送消息

// 向工作线程发送消息
worker.postMessage({ hello: 'world' });

在这个例子中，我们向 worker 对象发送了一条消息，该消息是一个包含 hello 属性值为 world 的对象。

4. 退出工作线程

// 退出工作线程
worker.terminate();

在这个例子中，我们通过调用 worker 对象的 terminate 方法退出了工作线程。

工作线程的示例代码

下面是一个简单的 Node.js 工作线程示例代码，通过计算斐波那契数列来演示工作线程的用法：

1. 主线程代码（index.js）

const { Worker } = require('worker_threads');

// 创建工作线程
const worker = new Worker('./worker.js');

// 监听工作线程消息
worker.on('message', (message) => {
  console.log('Fibonacci sequence:', message);
});

// 向工作线程发送消息
worker.postMessage(40);

// 退出工作线程
worker.on('exit', (code) => {
  console.log(`Worker stopped with exit code ${code}`);
});

在这个代码中，我们创建了一个工作线程，并发送了一个包含 40 的消息，表示要计算斐波那契数列中的第 40 个数。接着，我们监听工作线程的 message 事件，打印接收到的斐波那契数列。最后，我们监听工作线程的 exit 事件，打印工作线程退出的代码。

2. 工作线程代码（worker.js）

const { parentPort } = require('worker_threads');

// 计算斐波那契数列
function fibonacci(n) {
  if (n === 0 || n === 1) {
    return n;
  }
  return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
}

// 监听父线程消息
parentPort.on('message', (message) => {
  console.log('Received message from parent:', message);
  
  // 计算斐波那契数列
  const result = fibonacci(message);
  
  // 发送消息给父线程
  parentPort.postMessage(result);
});

在这个代码中，我们使用 parentPort 对象监听父线程的消息，并在事件处理程序中计算斐波那契数列。然后，我们向父线程发送一个消息，包含计算结果。