Node.js 在处理一些密集型操作时，会用到子进程来进行并行处理，以提高程序的性能。然而，在动态添加子进程时，有时会出现占用过多系统资源的问题，导致整个系统的性能下降。本文将介绍这个问题的原因，并提供解决方案和优化思路。
问题原因
在 Node.js 中，每个子进程都需要占用一定的系统资源，如内存和 CPU 时间。如果动态添加了过多的子进程，会导致系统资源的短缺，从而影响整个系统的性能。
另外，当一个子进程执行完任务后，如果没有被正确地关闭，它会一直占用系统资源，导致系统随着时间的推移而逐渐变慢。
解决方案
为了解决这个问题，我们需要控制动态添加子进程的数量，并在任务完成后正确关闭该子进程。
限制动态添加子进程的数量
为了避免动态添加过多的子进程，我们可以使用一个队列来限制它们的数量。例如，我们可以将需要处理的任务按顺序加入队列，并纪录当前已经被添加的子进程数量。然后，我们可以在队列中取出一个任务，并将该任务分配给一个空闲的子进程进行处理。
下面是一个示例代码：
-- -------------------- ---- -------
----- - ----- - - -------------------------
----- ----- - ---
-- -------
-------- -------------------- -
-----------------
---------------
-
-- --------
-------- -------------- -
-- ------------- --- -- -
-------
-
-- ----------------------- -- ------------------------ -
-------
-
----- ---- - --------------
----- ------------ - ------------------- -----------
-- ---------
----------------------- -- -- -
---------------------------------
---------------
---
-- ---------------
------------------------------
-- ------------
---------------
-
-- ---------------
-------- ----------------------------- -
----- -- - -----------------
------------------ - -------------
-
-- ----------
-------- -------------------------------- -
----- -- - -----------------
------ -------------------
-
-- ----------
-------- ---------------------- -
------ -----------------------------------
-在这个示例代码中，我们通过一个 queue 数组来纪录需要处理的任务，并使用 processQueue 函数来处理这些任务。该函数首先判断队列是否为空，如果为空，则退出处理过程。否则，它会继续判断当前已经被添加的子进程数量是否已经达到了最大值，如果是，则等待下一次处理；如果否，则它会取出一个任务并分配给一个空闲的子进程进行处理。
当一个子进程完成任务后，它会触发 exit 事件，并调用 removeChildProcess 函数将该子进程从子进程列表中移除。
正确的关闭子进程
当一个子进程完成任务后，它应该被正确地关闭，以释放系统资源。我们可以通过调用 child_process.kill() 函数来关闭一个子进程，或者使用 child_process.stdin 向它发送一个终止信号。
下面是一个示例代码：
// 假设 childProcess 是一个子进程对象
if (childProcess.connected) {
childProcess.kill('SIGTERM');
}在这个示例代码中，我们假设 childProcess 是一个子进程对象，并使用 childProcess.kill() 函数关闭它。请注意，我们需要首先判断 childProcess.connected 属性是否为 true，以确保该子进程仍然在运行中。
另外，我们也可以使用 child_process.stdin 向该子进程发送一个终止信号。例如：
// 假设 childProcess 是一个子进程对象
if (childProcess.stdin.writable) {
childProcess.stdin.write('\x03');
}在这个示例代码中，我们使用 childProcess.stdin.write() 函数向该子进程发送了一个 CTRL+C 终止信号。
优化思路
为了进一步提高系统的性能，我们可以采用一些优化策略。
复用子进程
为了避免频繁地创建和销毁子进程，我们可以考虑复用它们。具体来说，我们可以在任务处理完成后不立即关闭子进程，而是将它标记为空闲状态，并将其添加到一个子进程池中。当有新任务需要处理时，我们可以先从子进程池中取出一个空闲的子进程进行处理，而不是创建一个新的子进程。另外，我们可以设置一个超时时间，在子进程空闲时间达到超时时间时，将它关闭并从子进程池中移除。
下面是一个示例代码：
-- -------------------- ---- -------
----- - ---- - - -------------------------
----- ---- - --- -- ----
----- ------- - ------ -- ------
-- ----
-------- ----------------- -
-- -------------
----- ------------ - --------------- -- -------------
-- -------------- -
----------------- - ----- -- -------
------------------------ -- --------
-------
-
-- -----------------------
----- --------------- - ----------------------
-------------------- - ----- -- -------
----------------------------- ----------------------- -- ----------
-- -----
---------------------------
-
-- -------------
-------- ----------------------------- -
--------- - ------ -- -------
-
-- -----------
-------- ------------------------- -
----- --- - -----------
--- ---- - - ----------- - -- - -- -- ---- -
----- ------------ - --------
-- ------------------- -- --- - ------------------------- - -------- -
-----------------------------
-------------- ---
-
-
-在该示例代码中，我们使用一个 pool 数组来纪录子进程池，每个子进程对象包含 busy、lastUsedTime 两个属性。busy 属性表示该子进程目前是否在处理任务，lastUsedTime 属性表示子进程上次空闲的时间。当一个子进程完成任务后，并调用 onChildProcessMessage 函数标记为空闲状态。
为了检查空闲子进程的超时，我们可以使用一个计时器，并定期调用 checkIdleChildProcesses 函数。该函数首先获取当前时间 now，然后遍历子进程池中所有的子进程，并判断它们是否为空闲状态以及超时。如果是，则将该子进程从池中移除，并关闭它。
采用进程池
为了进一步提高系统的性能，我们可以考虑采用进程池来缓解子进程的创建和销毁。具体来说，我们可以在系统启动时，提前创建一定数量的子进程，并将它们纪录在一个进程池中。当需要处理任务时，我们可以从进程池中分配一个空闲的子进程进行处理。
下面是一个示例代码：
-- -------------------- ---- -------
----- - ---- - - -------------------------
----- - ------- ------------ - - --------------------------
----- ---- - --- -- ---
-- ---------
-------- ------------------ -
--- ---- - - -- - - ---------- ---- -
----- ------- - ------------------------
----- ------ - --- ----------------------------------- - ----------- ------- ---
----- ------------ - - -------- ------- ----- ----- --
------------------------
-------------------- ---------------------- -- --------
-
-
-- ----
-------- ----------------- -
-- -------------
----- ------------ - --------------- -- -------------
-- -------------- -
----------------- - ----- -- -------
-------------------------------------- -- --------
-------
-
-
-- -------
----- --------------------- - -
----- - ---------- - - --------------------------
----- - ------- - - -----------
--------------------- ----- ------ -- -
----- ------ - ----- ------------------
---------------------
---
-------- ----------------- -
-- -------
-
--
-- ---------------
-------- ---------------------------- -
----- ------------ - --------------- -- ------------ --- ------
----------------- - ------ -- -------
-在该示例代码中，我们使用一个 pool 数组来纪录进程池，每个进程对象包含 process、worker、busy 三个属性。process 属性表示该进程对象的子进程，worker 属性表示该进程对象的工作线程，busy 属性表示该进程目前是否在处理任务。当收到一个任务时，我们从进程池中查找一个空闲的进程，将任务发送到该进程的工作线程进行处理。
另外，需要注意的是，本示例代码演示了如何使用 worker_threads 模块在 Node.js 中创建多线程。在这种情况下，我们将每个子进程绑定到一个工作线程中，以便我们可以在多个线程中并行运行任务。然而，如果您的操作系统不支持多线程，或者您不需要使用多线程来处理任务，您可以直接使用子进程的功能。
总结
本文介绍了 Node.js 动态添加子进程占用过多系统资源的问题及优化思路。我们提供了限制子进程数量、正确关闭子进程、复用子进程、采用进程池等多种解决方案和优化思路。当您需要处理密集型操作时，这些技巧将帮助您提高程序的性能，避免因占用过多系统资源而导致的系统出错和性能下降。
来源：JavaScript中文网 ，转载请注明来源 https://www.javascriptcn.com/post/653f3a667d4982a6eb8c1fab