在介绍child_process模块以前，先来看一个例子。html
const http = require('http');
const longComputation = () => {
let sum = 0;
for (let i = 0; i < 1e10; i++) {
sum += i;
};
return sum;
};
const server = http.createServer();
server.on('request', (req, res) => {
if (req.url === '/compute') {
const sum = longComputation();
return res.end(`Sum is ${sum}`);
} else {
res.end('Ok')
}
});
server.listen(3000);
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能够试一下使用上面的代码启动Node.js服务，而后打开两个浏览器选项卡分别访问/compute和/，能够发现node服务接收到/compute请求时会进行大量的数值计算，致使没法响应其余的请求（/）。node
在Java语言中能够经过多线程的方式来解决上述的问题，可是Node.js在代码执行的时候是单线程的，那么Node.js应该如何解决上面的问题呢？其实Node.js能够建立一个子进程执行密集的cpu计算任务（例如上面例子中的longComputation）来解决问题，而child_process模块正是用来建立子进程的。shell
child_process提供了几种建立子进程的方式bootstrap
首先介绍一下spawn方法api
child_process.spawn(command[, args][, options])
command： 要执行的指令
args： 传递参数
options： 配置项
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const { spawn } = require('child_process');
const child = spawn('pwd');
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pwd是shell的命令，用于获取当前的目录，上面的代码执行完控制台并无任何的信息输出，这是为何呢？数组
控制台之因此不能看到输出信息的缘由是因为子进程有本身的stdio流（stdin、stdout、stderr），控制台的输出是与当前进程的stdio绑定的，所以若是但愿看到输出信息，能够经过在子进程的stdout 与当前进程的stdout之间创建管道实现浏览器
child.stdout.pipe(process.stdout);
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也能够监听事件的方式（子进程的stdio流都是实现了EventEmitter API的，因此能够添加事件监听）缓存
child.stdout.on('data', function(data) {
process.stdout.write(data);
});
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在Node.js代码里使用的console.log其实底层依赖的就是process.stdoutbash
除了创建管道以外，还能够经过子进程和当前进程共用stdio的方式来实现多线程
const { spawn } = require('child_process');
const child = spawn('pwd', {
stdio: 'inherit'
});
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stdio选项用于配置父进程和子进程之间创建的管道，因为stdio管道有三个(stdin, stdout, stderr）所以stdio的三个可能的值实际上是数组的一种简写
因为inherit方式使得子进程直接使用父进程的stdio，所以能够看到输出
ignore用于忽略子进程的输出（将/dev/null指定为子进程的文件描述符了），所以当ignore时child.stdout是null。
spawn默认状况下并不会建立子shell来执行命令，所以下面的代码会报错
const { spawn } = require('child_process');
const child = spawn('ls -l');
child.stdout.pipe(process.stdout);
// 报错
events.js:167
throw er; // Unhandled 'error' event
^
Error: spawn ls -l ENOENT
at Process.ChildProcess._handle.onexit (internal/child_process.js:229:19)
at onErrorNT (internal/child_process.js:406:16)
at process._tickCallback (internal/process/next_tick.js:63:19)
at Function.Module.runMain (internal/modules/cjs/loader.js:746:11)
at startup (internal/bootstrap/node.js:238:19)
at bootstrapNodeJSCore (internal/bootstrap/node.js:572:3)
Emitted 'error' event at:
at Process.ChildProcess._handle.onexit (internal/child_process.js:235:12)
at onErrorNT (internal/child_process.js:406:16)
[... lines matching original stack trace ...]
at bootstrapNodeJSCore (internal/bootstrap/node.js:572:3)
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若是须要传递参数的话，应该采用数组的方式传入
const { spawn } = require('child_process');
const child = spawn('ls', ['-l']);
child.stdout.pipe(process.stdout);
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若是要执行ls -l | wc -l命令的话能够采用建立两个spawn命令的方式
const { spawn } = require('child_process');
const child = spawn('ls', ['-l']);
const child2 = spawn('wc', ['-l']);
child.stdout.pipe(child2.stdin);
child2.stdout.pipe(process.stdout);
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也可使用exec
const { exec } = require('child_process');
exec('ls -l | wc -l', function(err, stdout, stderr) {
console.log(stdout);
});
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因为exec会建立子shell，因此能够直接执行shell管道命令。spawn采用流的方式来输出命令的执行结果，而exec也是将命令的执行结果缓存起来统一放在回调函数的参数里面，所以exec只适用于命令执行结果数据小的状况。
其实spawn也能够经过配置shell option的方式来建立子shell进而支持管道命令，以下所示
const { spawn, execFile } = require('child_process');
const child = spawn('ls -l | wc -l', {
shell: true
});
child.stdout.pipe(process.stdout);
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配置项除了stdio、shell以外还有cwd、env、detached等经常使用的选项
cwd用于修改命令的执行目录
const { spawn, execFile, fork } = require('child_process');
const child = spawn('ls -l | wc -l', {
shell: true,
cwd: '/usr'
});
child.stdout.pipe(process.stdout);
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env用于指定子进程的环境变量（若是不指定的话，默认获取当前进程的环境变量）
const { spawn, execFile, fork } = require('child_process');
const child = spawn('echo $NODE_ENV', {
shell: true,
cwd: '/usr'
});
child.stdout.pipe(process.stdout);
NODE_ENV=randal node b.js
// 输出结果
randal
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若是指定env的话就会覆盖掉默认的环境变量，以下
const { spawn, execFile, fork } = require('child_process');
spawn('echo $NODE_TEST $NODE_ENV', {
shell: true,
stdio: 'inherit',
cwd: '/usr',
env: {
NODE_TEST: 'randal-env'
}
});
NODE_ENV=randal node b.js
// 输出结果
randal-env
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detached用于将子进程与父进程断开链接
例如假设存在一个长时间运行的子进程
// timer.js
while(true) {
}
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可是主进程并不须要长时间运行的话就能够用detached来断开两者之间的链接
const { spawn, execFile, fork } = require('child_process');
const child = spawn('node', ['timer.js'], {
detached: true,
stdio: 'ignore'
});
child.unref();
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当调用子进程的unref方法时，同时配置子进程的stdio为ignore时，父进程就能够独立退出了
execFile与exec不一样，execFile一般用于执行文件，并且并不会建立子shell环境
fork方法是spawn方法的一个特例，fork用于执行js文件建立Node.js子进程。并且fork方式建立的子进程与父进程之间创建了IPC通讯管道，所以子进程和父进程之间能够经过send的方式发送消息。
注意：fork方式建立的子进程与父进程是彻底独立的，它拥有单独的内存，单独的V8实例，所以并不推荐建立不少的Node.js子进程
fork方式的父子进程之间的通讯参照下面的例子
parent.js
const { fork } = require('child_process');
const forked = fork('child.js');
forked.on('message', (msg) => {
console.log('Message from child', msg);
});
forked.send({ hello: 'world' });
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child.js
process.on('message', (msg) => {
console.log('Message from parent:', msg);
});
let counter = 0;
setInterval(() => {
process.send({ counter: counter++ });
}, 1000);
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node parent.js
// 输出结果
Message from parent: { hello: 'world' }
Message from child { counter: 0 }
Message from child { counter: 1 }
Message from child { counter: 2 }
Message from child { counter: 3 }
Message from child { counter: 4 }
Message from child { counter: 5 }
Message from child { counter: 6 }
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回到本文初的那个问题，咱们就能够将密集计算的逻辑放到单独的js文件中，而后再经过fork的方式来计算，等计算完成时再通知主进程计算结果，这样避免主进程繁忙的状况了。
compute.js
const longComputation = () => {
let sum = 0;
for (let i = 0; i < 1e10; i++) {
sum += i;
};
return sum;
};
process.on('message', (msg) => {
const sum = longComputation();
process.send(sum);
});
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index.js
const http = require('http');
const { fork } = require('child_process');
const server = http.createServer();
server.on('request', (req, res) => {
if (req.url === '/compute') {
const compute = fork('compute.js');
compute.send('start');
compute.on('message', sum => {
res.end(`Sum is ${sum}`);
});
} else {
res.end('Ok')
}
});
server.listen(3000);
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经过前述几种方式建立的子进程都实现了EventEmitter，所以能够针对进程进行事件监听
经常使用的事件包括几种：close、exit、error、message
close事件当子进程的stdio流关闭的时候才会触发，并非子进程exit的时候close事件就必定会触发，由于多个子进程能够共用相同的stdio。
close与exit事件的回调函数有两个参数code和signal，code代码子进程最终的退出码，若是子进程是因为接收到signal信号终止的话，signal会记录子进程接受的signal值。
先看一个正常退出的例子
const { spawn, exec, execFile, fork } = require('child_process');
const child = exec('ls -l', {
timeout: 300
});
child.on('exit', function(code, signal) {
console.log(code);
console.log(signal);
});
// 输出结果
0
null
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再看一个由于接收到signal而终止的例子，应用以前的timer文件，使用exec执行的时候并指定timeout
const { spawn, exec, execFile, fork } = require('child_process');
const child = exec('node timer.js', {
timeout: 300
});
child.on('exit', function(code, signal) {
console.log(code);
console.log(signal);
});
// 输出结果
null
SIGTERM
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注意：因为timeout超时的时候error事件并不会触发，而且当error事件触发时exit事件并不必定会被触发
error事件的触发条件有如下几种：
注意当代码执行出错的时候，error事件并不会触发，exit事件会触发，code为非0的异常退出码
const { spawn, exec, execFile, fork } = require('child_process');
const child = exec('ls -l /usrs');
child.on('error', function(code, signal) {
console.log(code);
console.log(signal);
});
child.on('exit', function(code, signal) {
console.log('exit');
console.log(code);
console.log(signal);
});
// 输出结果
exit
1
null
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message事件适用于父子进程之间创建IPC通讯管道的时候的信息传递，传递的过程当中会经历序列化与反序列化的步骤，所以最终接收到的并不必定与发送的数据相一致。
sub.js
process.send({ foo: 'bar', baz: NaN });
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const cp = require('child_process');
const n = cp.fork(`${__dirname}/sub.js`);
n.on('message', (m) => {
console.log('got message:', m); // got message: { foo: 'bar', baz: null }
});
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关于message有一种特殊状况要注意，下面的message并不会被子进程接收到
const { fork } = require('child_process');
const forked = fork('child.js');
forked.send({
cmd: "NODE_foo",
hello: 'world'
});
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当发送的消息里面包含cmd属性，而且属性的值是以NODE_开头的话，这样的消息是提供给Node.js自己保留使用的，所以并不会发出message事件，而是会发出internalMessage事件，开发者应该避免这种类型的消息，而且应当避免监听internalMessage事件。
message除了发送字符串、object以外还支持发送server对象和socket对象，正由于支持socket对象才能够作到多个Node.js进程监听相同的端口号。
未完待续......