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。

// 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。

// 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。

原文链接：https://juejin.cn/post/7332113324652789798 作者：辛克莱