node.js中process进程的概念和child_process子进程模块的使用

进程，你可以把它理解成一个正在运行的程序。node.js中每个应用程序都是进程类的实例对象。

node.js中有一个 process 全局对象，通过它我们可以获取，运行该程序的用户，环境变量等信息。

一、process 对象

console.log('可执行文件绝对路径', process.execPath);
console.log('版本号', process.version);
console.log('依赖库的版本号', process.versions);
console.log('运行平台', process.platform);
console.log('标准输入流', process.stdin);
console.log('标准输出流', process.stdout);
console.log('标准错误流', process.stderr);
console.log('命令行参数数组', process.argv);
console.log('系统环境变量', process.env);
console.log('进程ID', process.pid);
console.log('标题', process.title);
console.log('处理器架构', process.arch);

通过 memoryUsage() 查看内存使用量：

console.log(process.memoryUsage());

rss 表示进程占用的内存，包括堆，栈，代码段。

heapTotal 表示堆占用的内存。

heapUsed 表示堆使用的部分。

external 表示外部使用的部分，C++对象占用的。

对象，字符串，闭包存放于堆内存，变量存放于栈内存，js源代码存放于代码段。

console.log(process.memoryUsage());
let buf = Buffer.alloc(1024 * 1024 * 1024);
console.log(process.memoryUsage());

当我们通过Buffer创建一个足够大的变量时，这时只能借助于外部内存，使用C++去完成。node.js能够使用的内存上限是1.7G。

使用 chdir() 修改程序当前的工作目录，通过 cwd() 获取当前工作目录。

console.log(process.cwd());
//修改程序当前的工作目录
process.chdir('../');
console.log(process.cwd());

通过 exit() 来结束进程

process.exit(0);

调用 exit() 结束进程时，会触发 'exit' 事件。

process.on('exit', function () {
    console.log('程序退出了');
});
process.exit(0);

通过 kill() 给指定进程发送信号

SIGINT 程序终止信号，当用户按下ctrl+c时发出，将通知进程终止。

SIGTERM 程序结束信号，通知程序正常退出，kill()方法默认就是这个信号。

process.kill(process.pid, 'SIGINT');

通过 uptime() 返回程序运行的时间

console.log(process.uptime());

通过 hrtime() 计算代码段运行时间，hrtime() 返回一个数组，第一个表示秒，第二个表示纳秒

let start = process.hrtime();
let sum = 0;
for (i = 0; i < 1000000000; i++) {
    sum += i;
}
let end = process.hrtime(start);
console.log('耗时 : ', end[0], '秒');

当程序抛出一个没有被捕获的异常时，触发 'uncaughtException' 事件。

process.on('uncaughtException', function (err) {
    console.log('捕获了一个未被处理的异常');
    console.log(err);
});
//调用一个未定义的函数
test();

进程接收到一个信号时，会触发信号事件，我们可以监听到该事件。

//让标准输入流处于流动模式，让程序无法退出
process.stdin.resume();

process.on('SIGINT', function () {
    console.log('程序退出');
    process.exit(0);
});

process.on('SIGTERM', function () {
    console.log('程序结束');
});

　　

二、子进程模块child_process的使用

我们都知道node.js是单线程的，如果某一个操作需要消耗大量资源和时间，会导致程序整体性能下降。

我们可以创建子进程，让子进程去跑那些费时费力的操作，而主线程该干嘛干嘛。

子进程间可以共享内存，通过互相通信来完成数据的交换。

1、通过 spawn() 创建子进程

const {spawn} = require('child_process');

//参数一表示，要执行的命令
//参数二表示，运行该命令的参数
//参数三表示，创建子进程的配置
let cp1 = spawn('node', ['1.js'], {
    //cwd表示当前子进程的工作目录
    cwd: process.cwd(),
    //子进程的环境变量
    env: process.env,
    //子进程的标准输入，标准输出，错误，的配置
    //pipe表示，父进程与子进程间建立管道，父进程可以访问子进程对应的输入，输出，和错误
    //ipc表示，父进程与子进程间建立一个专门用来传递消息的IPC通道，子进程调用send()方法向子进程发送消息，并触发'message'事件
    //ignore表示，忽略子进程的标准输入，标准输出，错误。
    //inherit表示，子进程共享父进程的标准输入，标准输出，错误。
    //stream表示，父进程与子进程共享一个流，比如文件流或socket。
    //正整数表示，父进程打开的文件描述符，与子进程共享，比如文件的fd。类似stream流对象共享。
    //null或undefined表示，父进程与子进程间创建管道
    stdio: ['pipe', process.stdout, 'pipe'],
    //子进程是否独立于父进程运行
    detached: false
});

1.js的代码：

console.log('hello');

运行代码后，我们可以看到子进程的 'hello'，出现在了父进程的标准输出上。因为 stdio 的配置，我们让子进程与父进程共享标准输出。

spawn() 会返回一个子进程对象，我们可以监听该对象的一些事件。

const {spawn} = require('child_process');

let cp1 = spawn('node', ['1.js'], {
    cwd: process.cwd(),
    env: process.env,
    stdio: ['pipe', process.stdout, 'pipe'],
    detached: false
});

//子进程所有输入/输出终止时，会触发子进程的 'close' 事件
cp1.on('close', function (code, signal) {
    //当父进程关闭子进程时，signal表示父进程发送给子进程的信号名称
    console.log('子进程关闭了', code, signal);
});

//子进程退出时，会触发 'exit' 事件
//注意，子进程退出，子进程的输入/输出有可能并未关闭。因为输入/输出有可能多个进程共享。
cp1.on('exit', function (code, signal) {
    console.log('子进程退出', code, signal);
});

//子进程出错时，触发
cp1.on('error', function (err) {
    console.log(err);
});

注意，stdio 设置成 pipe ，是把子进程的stdin，stdout，stderr导向了 spawn() 返回的子进程对象的stdin，stdout，stderr。

然后父进程就可以通过子进程对象访问stdin，stdout，stderr。

const {spawn} = require('child_process');

let cp1 = spawn('node', ['1.js'], {
    cwd: process.cwd(),
    env: process.env,
    stdio: ['pipe', 'pipe', 'pipe'],
    detached: false
});

//监听子进程标准输入，输出，错误的数据。
cp1.stdin.on('data', function (data) {
    console.log(data.toString());
});
cp1.stdout.on('data', function (data) {
    console.log(data.toString());
});
cp1.stderr.on('data', function (data) {
    console.log(data.toString());
});

1.js的代码：

//往子进程标准输出中写入数据
console.log('我是标准输出');
//往子进程错误中写入数据
console.error('我是一个错误');
//往子进程标准输入中写入数据
process.stdin.write('我是标准输入');

当我们设置 stdio 为 ipc 时，会创建一个父进程与子进程传递消息的IPC通道。

const {spawn} = require('child_process');

let cp1 = spawn('node', ['1.js'], {
    cwd: process.cwd(),
    env: process.env,
    //注意这里，子进程只能有一个IPC通道
    stdio: ['pipe', 'ipc', 'pipe'],
    detached: false
});

//注意这里要用子进程对象进行监听
//监听有没有消息
cp1.on('message', function (data) {
    console.log('子进程发送的 : ', data.toString());
});

cp1.send('你好，子进程');

1.js的代码：

process.on('message', function (data) {
    console.log('父进程发送的 : ', data.toString());
});
//向父进程发送消息
process.send('你好，父进程');

默认情况下，只有子进程全部退出了，父进程才能退出。我们希望父进程退出了，子进程仍然独立运行。可以通过设置 detached 为 true。

默认情况下，父进程会等待所有子程退出后，才退出。通过使用 unref() 让父进程无需等待子进程就可直接退出。

const {spawn} = require('child_process');
const fs = require('fs');
let fd = fs.openSync('./1.txt', 'w', 0o666);

let cp1 = spawn('node', ['1.js'], {
    cwd: process.cwd(),
    //注意这里，把不需要的设置为ignore，不然主进程仍然会阻塞等待子进程
    stdio: ['ignore', fd, 'ignore'],
    detached: true
});

cp1.on('error', function (err) {
    console.log(err);
});

//解绑子进程，让父进程不用等待子进程
cp1.unref();

1.js的代码：

let i = 0;
let timer = setInterval(function () {
    if (i > 20) {
        clearInterval(timer);
    }
    process.stdout.write('写入数据' + i + '\r\n');
    i++;
}, 1000);

　　

2、通过 fork() 创建子进程

fork() 是 spawn() 的特殊情况，用于创建新的进程，默认建立一个IPC通信通道，允许父进程与子进程进行消息传递。

fork() 返回一个子进程对象，子进程输入/输出操作执行完毕后，父进程不退出，子进程不会自动退出，需调用 exit() 显式退出。

const {fork} = require('child_process');

//参数一表示，运行的模块
//参数二表示，参数列表
//参数三表示，创建子进程的配置
let cp1 = fork('2.js', ['1', '2', '3'], {
    //子进程的工作目录
    cwd: process.cwd(),
    //子进程的环境变量
    env: process.env,
    //运行模块的可执行文件
    execPath: process.execPath,
    //传递给可执行文件的参数列表
    execArgv: process.execArgv,
    //为false表示父进程与子进程共享标准(输入/输出)，为true时不共享。
    silent: false
});

cp1.on('error', function (err) {
    console.log(err);
});

2.js的代码：

for (let i = 0; i < process.argv.length; i++) {
    process.stdout.write(process.argv[i] + '\r\n');
}

父进程与子进程间，通过 send() 和 'message'事件来传递消息。

const {fork} = require('child_process');

let cp1 = fork('2.js', [], {
    cwd: process.cwd(),
    env: process.env,
    silent: false
});

//接收消息
cp1.on('message', function (data) {
    console.log('父进程收到 : ', JSON.stringify(data));
    process.exit(0);
});
//发送消息
cp1.send({name: '你好子进程'});

2.js的代码：

process.on('message', function (data) {
    console.log('子进程收到 : ', JSON.stringify(data));
    process.send({name: '你好父进程'});
});

　　

3、通过exec() 创建子进程

exec() 可以开启一个子进程运行命令，并缓存子进程的输出结果。

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

//参数一表示，要运行的命令
//参数二表示，配置选项
//参数三表示，进程终止时的回调
exec('dir', {
    //子进程的工作目录
    cwd: process.cwd(),
    //子进程的环境变量
    env: process.env,
    //输出的编码
    encoding: 'utf8',
    //超时时间
    timeout: 60 * 1000,
    //缓存stdout,stderr最大的字节数
    maxBuffer: 1024 * 1024,
    //关闭子进程的信号
    killSignal: 'SIGTERM'
}, function (err, stdout, stderr) {
    console.log(stdout.toString());
});

　　

4、通过 execFile() 创建子进程

使用 execFile() 开启一个运行可执行文件的子进程。

const {execFile} = require('child_process');

//参数一表示，可执行文件的名称或路径
//参数二表示，参数列表
//参数三表示，配置选项
//参数四表示，进程终止时的回调
let cp1 = execFile('node', ['3.js', '1', '2', '3'], {
    //子进程的工作目录
    cwd: process.cwd(),
    //子进程的环境变量
    env: process.env,
    //输出的编码
    encoding: 'utf8',
    //超时时间
    timeout: 60 * 1000,
    //缓存stdout,stderr最大的字节数
    maxBuffer: 1024 * 1024,
    //关闭子进程的信号
    killSignal: 'SIGTERM'
}, function (err, stdout, stderr) {
    if (err) {
        console.log(err);
        process.exit();
    }
    console.log('子进程的输出 : ', stdout.toString());
});

cp1.on('error', function (err) {
    console.log(err);
});

3.js的代码：

process.argv.forEach(function (value) {
    process.stdout.write(value + '\r\n');
});

　　

fork()，exec()，execFile() 都是基于 spawn() 的封装。