【NodeJS线程】Boss和他的职员们

>>>【说明】还是一如既往的，这篇文章是从我的个人博客里挪过来的。原文参见：http://www.jscon.co/coding/frontend/nodejs_fork_child_process.html

Child Process模块还提供一个用于创建一个也是Node.js的子进程，并提供父子进程具备通信通道的能力，这个方法称为 fork() ，相当于spawn('node', ['./child.js'])。与默认的spawn不同的是，fork会在父进程与子进程直接建立一个 IPC管道 ，用于父子进程之间的通信。
         使用 fork() 的开销在于每个子进程是个全新的V8实例，Node.js文档提到，每一个进程需要花费30ms 启动并占用 10MB 内存，所以能启动多少个子进程取决于计算机有多少内存。

1、一个例子

【举例】现在我们模拟Boss向职员分配任务的过程。情景是这样的：Boss现在有三个任务让三个职员去做，一个负责一个。这三个职员不能并行处理这三个任务，只有当完成一个任务后，Boss才会分配给另外一个职员下一个任务。

（苦逼码农：我的Boss向来让我一个人顶仨~~）

这里的Boss是父线程，职员是子线程。我们一步一步来完成这个情节的代码。

【注意】

fork函数有一个问题，就是它只能运行JavaScript代码，如果你喜欢用CoffeeScript（或者其他任何编译到js的语言），是无法通过fork调用的。

文章《Node.js中的child_process及进程通信》提供了一种方法，不过我没有成功，大家可以试试：

一个简单的方法是把代码编译到JavaScript再运行，但是很不方便，有没有什么办法呢？

答案是可以的，还是得回到spawn函数。spawn函数除了接受command, args外，还接受一个options参数。通过把options参数的stdio设为['ipc']，即可在父子进程之间建立IPC管道。例如子进程使用CoffeeScript：

child_process = require('child_process')

options =

  stdio: ['ipc']

child = child_process.spawn 'coffee', ['./child.coffee'], options

因此下面的程序虽是用CoffeeScript编写的，但最后都编译成js文件再运行。

2、创建基础父子进程

CoffeeScript代码：

父进程所在文件：（removed.coffee）

fork = require("child_process").fork           # 引入fork组件

child = fork "child.js"                         # 生成child子进程

console.log "parent pid:",process.pid

child.on "message",(m)->              #定义父进程收到子进程发来消息时的动作

     console.log "receive message:",m

     setTimeout ()->

         child.kill "SIGINT"            #子进程完成任务了，过3秒后杀死child进程

     ,3000

child.on 'exit',(code,sig)->            #当子进程退出时所触发的动作

     console.log code,":",sig

child.send "task1"                    # OK，开始向子进程发送消息！

子进程所在文件：（child.coffee）

console.log "==========================="

console.log "child pid:",process.pid

process.on 'message',(m)->            #定义子进程收到父进程发来消息时的动作

     console.log process.pid,'start new task:',m

     console.log "start process.....Done"

     console.log "communiate with parent...."

     process.send "done"               #子进程完成任务后，向父进程汇报

上面的代码大部分是装饰形的log代码，其中有注释的代码才是关键的。 

代码解释：

上面的代码讲了这么一个故事：Boss通过fork生成一个子进程，给子进程喊了一句“task1”后，子进程就屁颠屁颠得去做任务。子进程完成后向父进程汇报“done”，父进程得知职员办事给力，一高兴，3秒钟之后kill了这个进程，然后，就没有然后了….

（这是在拍《风云》的节奏啊…..）

运行结果：

3、完成进程管理

上面的代码只生成了一个子进程，说好的三个呢？有了上面的基础代码，完成题目的要求就比较简单了，这次我们只稍微修改父进程所在的脚本即可：

CoffeeScript代码：

父进程所在文件：（removed.coffee）

fork = require("child_process").fork

child = fork "child.js"

console.log "parent pid:",process.pid

rebuild = (child)->                    # 将两个事件侦听器包装秤rebuild函数

     child.on "message",(m)->        

         console.log "receive message:",m

         setTimeout ()->

              child.kill "SIGINT"      # kill 子进程

              child = fork "child.js"   # 重生成子进程         

              rebuild(child)            # 给生成的子进程绑定侦听器

              child.send "task1"       # 父进程给子进程发消息

         ,3000           

     child.on 'exit',(code,sig)->

         console.log code,":",sig

rebuild(child)

child.send "task1"

代码解释：

       这是“稍微修改”的意思？果然呵，男人都是骗子！

通过现象看本质，看一下修改的步骤：

①  这里把前一部分的事件侦听器代码（就是那两个 on 什么的啦）包装了一下，命名成一个 rebuild函数 。这里的重点是然后再在递归使用。因为我们在每一次任务完成后会kill掉子进程，所以被kill掉的子进程的侦听器自然跟着消亡，所以每次fork之后就需要重新绑定事件（就是那两个 on 什么的啦）：

                            child.kill "SIGINT"

                            child = fork "child.js"                         

                            rebuild(child)

                            child.send "task"+count

也许通过这四行代码你就会发现，俺家之所以将该函数取名为rebuild函数是有原因的：凤凰涅槃，浴火重生；第一句kill上次的child，接着fork一个新的child，同时rebuild出该新函数的事件侦听器（就是那两个 on 什么的啦），接着父元素有向这个新生的child发出“task1”信号….

②  猜想的出来执行之后的效果么？如果认为会出现刷屏代码的话，说明你已经懂了

运行结果：

[caption id="" align="aligncenter" width="397"] 无尽地循环执行任务 [/caption]

很明显上面的代码不是我们所想要的，我们只要三个子进程即可！好吧，杜绝超生，那只能计划生育了。加个count变量，加个 if… else… 语句就行了。不多说，翠花，上代码：

CoffeeScript代码：

父进程所在文件：（removed.js）

fork = require("child_process").fork

child = fork "child.js"

console.log "parent pid:",process.pid

count = 0

rebuild = (child)->

     child.on "message",(m)->

         count += 1

         if count < 3         

              console.log "receive message:",m

              setTimeout ()->

                   child.kill "SIGINT"

                   child = fork "child.js"                

                   rebuild(child)

                   child.send "task"+count

              ,3000

         else

              console.log "receive message:",m

              console.log "task over"

              setTimeout ()->

                   child.kill "SIGINT"

              ,3000           

     child.on 'exit',(code,sig)->

         console.log code,":",sig

rebuild(child)

child.send "task"+count

运行结果：

[caption id="" align="aligncenter" width="364"] 完成有限的进程管理[/caption]

4、传递参数

如果仅仅这样单纯的管理的话，父子进程（为啥我总打成“父子进城”呢？？）其实不过尔尔，花拳绣腿罢了。一般的情形父进程往往会附带一些详细的指令给子进程，比如“去城里买些菜回来”~~

传递的message可以是JSON格式，真的是JSON，不骗你，不带解析的！

CoffeeScript代码：

父进程所在文件 removed.coffee 修改的地方较少，只有两处但很关键：

child.send "task"+count

改成：

child.send {where:"城市"+count,fn:"buy"}

没错，传送的就是JSON格式的数据。

子进程所在文件：（child.coffee）

console.log "==========================="

console.log "child pid:",process.pid

exports.buy = ()-> "买菜"              #定义buy函数

process.on 'message',(m)->             

     console.log process.pid,'start new task:',m

console.log "到",m.where,",",exports[m.fn]()   #字符串和函数

     console.log "start process.....Done"

     console.log "communiate with parent...."

     process.send "done"    

这里我想表达的意思有两个：

①  父子线程间的通信可以是JSON格式的，不用解析可以直接使用；

②  你看出来了么，“buy”是父进程传给子进程的一个字符串量，但在子进程中调用了其buy函数~~

运行结果：

[caption id="" align="aligncenter" width="454"] 进程通信中的传递参数[/caption]

故事的结尾，为了响应Boss的号召，这三个职员就真的去三个城市买菜，卖完菜后，Boss很十分感动， 就kill 它们了，然后，就没有然后了….

（汗…………………………………………………………….. The End）