前言

在 Node.js 中，实现多进程和多线程是提高应用性能的常见手段。Cluster 模块和 Worker Threads 提供了在 Node.js 中进行多进程和多线程编程的解决方案。本文将深入介绍这两个模块的使用方法、优势以及在实际项目中的应用场景。

1. Cluster 模块

1.1 什么是 Cluster

Cluster 模块是 Node.js 的核心模块之一，用于创建多进程应用，通过主进程（Master）和工作进程（Worker）的协同工作，实现负载均衡和提高应用的稳定性。

1.2 使用 Cluster

使用 Cluster 模块非常简单，只需要在主模块中引入 cluster，然后在主进程中创建工作进程。

ts 复制代码

// 主模块（master.ts）
import cluster from "cluster";
import os from "os";

if (cluster.isPrimary) {
  // 主进程代码
  console.log(`主进程 ${process.pid} 正在运行`);

  // 衍生工作进程
  for (let i = 0; i < os.cpus().length; i++) {
    cluster.fork();
  }

  // 监听工作进程退出事件
  cluster.on("exit", (worker, code, signal) => {
    console.log(`工作进程 ${worker.process.pid} 已退出，退出码 ${code}`);
  });
} else {
  // 工作进程代码
  console.log(`工作进程 ${process.pid} 启动`);

  // 模拟工作进程执行任务
  setTimeout(() => {
    console.log(`工作进程 ${process.pid} 完成任务`);
    process.exit(0);
  }, 5000);
}

在上述代码中，主模块首先检查当前进程是否为主进程，如果是主进程则创建多个工作进程，每个工作进程模拟执行一个任务。当工作进程完成任务后，它会退出，主进程会监听工作进程的退出事件。

1.3 Cluster 的优势

提高性能： 多进程模型充分利用多核 CPU，提高应用性能。
提高稳定性： 单个工作进程的崩溃不会影响其他工作进程，提高应用的稳定性。
负载均衡： Cluster 模块可以自动分配请求到不同的工作进程，实现负载均衡。

2. Worker Threads 模块

2.1 什么是 Worker Threads

Worker Threads 是 Node.js 提供的一种创建多线程的解决方案，通过创建多个线程并使其共享同一份内存，实现并行执行任务。

2.2 使用 Worker Threads

使用 Worker Threads 需要引入 worker_threads 模块，然后创建并启动工作线程。

ts 复制代码

// 主模块（main.ts）
import { Worker } from 'worker_threads';

// 创建工作线程
const worker = new Worker(`
  const { parentPort } = require('worker_threads');
  parentPort.postMessage('Hello from Worker Thread');
`, { eval: true });

// 监听工作线程的消息事件
worker.on('message', (message) => {
  console.log(`主线程收到消息：${message}`);
  // 主线程收到消息：Hello from Worker Thread
});

在上述代码中，主模块创建了一个工作线程，工作线程执行一段简单的 JavaScript 代码，并通过 parentPort.postMessage 发送消息给主线程。主线程监听工作线程的消息事件，并在收到消息时输出。

2.3 Worker Threads 的优势

利用多核 CPU： 允许并行执行任务，充分利用多核 CPU。
共享内存： 工作线程之间可以共享同一份内存，避免复杂的进程间通信。

3. 总结

Cluster 模块和 Worker Threads 提供了在 Node.js 中实现多进程和多线程的解决方案。选择合适的模块取决于应用场景和需求。Cluster 模块适用于多进程模型，可提高性能和稳定性；Worker Threads 则适用于多线程模型，充分利用多核 CPU，并实现共享内存。在实际应用中，根据具体情况灵活选择，可以通过组合使用这两个模块来更好地提升 Node.js 应用的性能。

重学nodejs系列之cluster & worker_threads(七)

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