进程与线程

进程、线程

• 进程、线程是操作系统的基本概念

• 进程

  • 进程是正在运行的程序的实例，是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础

• 线程

  • 是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务

• 在单核计算机中，cup是无法被多个程序使用，意味着同一时刻只能执行一个程序，如果有两个程序需要执行，就需要分配运行程序，比如这一时刻运行A程序，下一时刻运行B程序，也就表示A和B程序轮流独享cpu，这种分配程序的模块叫做'调度器'，它所做的就是把cpu分成一段段的'运行片'，轮流分给不同的程序去执行，从宏观上讲，由于分配切换的速度极快，因此造成了多个程序同时运行在cpu上的假象。

• 在单核计算机中，内存是可以被多个程序共享的，当程序A使用名为a的内存，程序b也可以使用名为a的内存，那么这个时候就会导致同一内存被修改而引发程序崩溃，因此诞生了内存管理模块、虚拟地址、物理地址等核心功能，而在程序中诞生了一个概念，叫做进程，所有的进程对应同一个虚拟地址，由内存管理模块等映射到物理地址上为其分配独立内存空间。

• 一个程序中可以包含多个任务，当不同的任务想要共享cpu，共享物理内存的时候，就诞生了线程，它被包裹在进程里面，在调度器管理共享cpu、使用同一虚拟地址、同一物理地址，但是它们无法跨越包裹自己的进程访问其他进程的物理地址。

• 不同的进程之间也可以共享物理地址，符合posix规范的操作系统都提供了一个接口，叫mmap，可以把一个物理地址空间映射到不同的进程中，由不同的进程来共享。

• 总结：

  • 单核情况下，同一时刻只能运行一个程序，由调度器切换执行程序，从而造成多程序同时运行在cpu的假象，程序不能够单独运行，只有将程序加载到内存中，系统为其分配运行的空间才能够运行，这种执行的程序称之为进程，也就是说进程是系统进行资源分配和调度的一个单位，程序与进程的区别在于程序是一个指令或者说任务的集合，是进程运行的静态描述文件，而进程是程序在系统上顺序执行的动态描述，而线程是包含于进程中，是进程的一个实体，一个进程可以拥有多个线程，代表一个程序中的不同任务，可以同时执行，它们共享内存空间和资源，系统并不会为线程分配资源，因此线程不能独立运行，只能依赖于进程，一个线程崩溃会导致一个进程崩溃，但是一个进程崩溃并不会影响其他进程，因为进程享有独立内存空间

• process对象

  • process对象用于处理与当前进程相关的事情，它是一个全局对象，可以在任何地方直接访问到它而无需引入额外模块，这个对象代表我们的node.js代码宿主的操作系统进程对象。使用process对象可以截获进程的异常、退出等事件，也可以获取进程的当前目录、环境变量、内存占用等信息，还可以执行进程退出、工作目录切换等操作

  • os模块

    • operating system简写

    • os模块可提供操作系统的一些基本信息

    • 常用方法

      • 例：

      • var os = require("os");
         
        var result = os.platform(); //查看操作系统平台
                   //os.release(); 查看操作系统版本
                   //os.type();  查看操作系统名称
                   //os.arch();  查看操作系统CPU架构
         
        console.log(result);
        

  • cwd()

    • 获取当前应用程序路径

    • 例：

    • process.cwd() // /Users/shenjianbo/codes/practise/nodejs/process
      

  • argv

    • 获取命令行输入的参数，得到一个数组

    • 例：

    • process.argv; 
      // [ '/Users/shenjianbo/.nvm/versions/node/v8.15.1/bin/node',
        '/Users/shenjianbo/codes/practise/nodejs/process/index' ]
      

  • env

    • 获取当前系统环境信息的对象，可以用来进一步获取环境变量、用户名等系统信息

    • 例：

    • process.env; 
      

  • version

    • 暴露编译时存储版本信息的内置变量NODE_VERSION的属性

    • 例：

    • process.version; // v8.15.1
      

  • chdir()

    • 改变当前工作进程的目录

    • 例：

    • console.log(process.cwd());
      // /Users/shenjianbo/codes/practise/nodejs/process
      process.chdir('./dist');
      console.log(process.cwd());
      // /Users/shenjianbo/codes/practise/nodejs/process/dist
      

  • exit()

    • 终止当前进程

    • 例：

    • process.exit()
      

  • 输入输出流

    • process.stdout

      • 一个指向标准输出流(stdout)的可写的流

      • 例：

      • process.stdout.write('这是一行数据\n这是第二行数据');
        

    • process.stderr

      • 一个指向标准错误流(stderr)的 可写的流

      • 例

      • process.stderr.write('输出一行标准错误流，效果跟stdout没差别');
        

    • process.stdin

      • 一个指向标准输入流(stdin)的可读流(Readable Stream)。标准输入流默认是暂停(pause)的，所以必须要调用process.stdin.resume()来恢复(resume)接收

  • nexTick()

    • process 对象最重要的一个方法了，表示在事件循环（EventLoop）的下一次循环中调用 callback 回调函数

    • 例：

    • console.log('开始');
      process.nextTick(function() {
        console.log('nextTick 回调');
      });
      setTimeout(function(){
        console.log('新的EventLoop!')
      }, 0);
      console.log('当前EventLoop');
      // 开始
      // 当前EventLoop
      // nextTick 回调
      // 新的EventLoop!
      

  • 事件

    • exit

      • 当进程将要退出时触发

      • 例：

      • process.on('exit', function() {
            // 设置一个延迟执行
            setTimeout(function() {
                console.log('主事件循环已停止，所以不会执行');
            }, 0);
            console.log('退出前执行');
        });
        setTimeout(function() {
            console.log('1');
        }, 500);
        

    • uncaughtException

      • 捕获没有 try catch 的异常错误

      • 例：

      • process.on('uncaughtException', function() {
            console.log('捕获到一个异常');
        });
        var a = '123';
        a.a(); //触发异常事件
        console.log('上面的代码发生异常，这句话不会显示出来');
        

    • data

      • 读取输入内容，并主动触发process.stdin.resume()

      • 例：

      • process.on('data', data => {
            // 设置输入字符编码
            process.stdin.setEncoding('utf8');
            console.log(data);
        })
        

      • process.stdin.resume();

        • 输入进入流模式默认关闭，需用resume开启

      • process.stdin.pause();

        • 停止输入流

  • child_process模块

    • 子进程模块，提供了衍生子进程的能力
    • 主要包括4个异步进程函数(spawn,exec,execFile,fork)和3个同步进程函数(spawnSync,execFileSync,execSync)。以异步函数中spawn是最基本的创建子进程的函数，其他三个异步函数都是对spawn不同程度的封装
    • 方法
      • spawn(command, [,args],[,options])
        • command指将要运行的命令
        • args 命令后跟的一个字符串的参数数组
        • options配置对象
        • 该方法返回一个childProcess对象
      • exec(command, [,options], callback)
        • command指将要运行的命令,参数使用空格隔开
        • options配置对象
        • callback回调函数，接受三个参数，err, stderr, stdout
        • 该方法返回一个childProcess对象
      • 区别
        • spawn
          • 没有限制子进程返回给node的数据大小，在子进程开始运行时，就不断的以流的形式把数据返回给主进程
          • 没有回调函数
          • 适合处理如图像处理，文件读取
        • exec
          • 传输的数据有大小限制，默认大小为200kb，设置options的maxBuffer可以扩大容量，子进程运行过程中会将数据存储在buffer中，等程序执行完毕后，再一次返回给主进程
          • 是对spawn的一种封装，在处理复杂的命令时，更为方便
          • 适合处理微任务，如返回一个状态

  • util模块

    • util 模块主要用于支持 Node.js 内部 API 的需求

    • format方法

      • util.format() 方法返回一个格式化后的字符串

      • 例：

      • util.format('%s:%s', 'foo', 'bar', 'baz'); // 'foo:bar baz'
        

  • cluster模块

    • 多进程模块
    • fork()
      • 创建一个子进程