Node.js中execFile,spawn,exec和fork簡介

Node.js子流程child_process模塊提供四種不同方法執行外部應用：

所有這些都是異步，調用這些方法會返回一個對象，這對象是ChildProcess類的實例。

1. execFile

用于執行一個外部應用，應用退出后會返回一些可選蠶食和帶有緩沖輸出的callback。

child_process.execFile(file[, args][, options][, callback])

文件?將要執行外部應用的可執行文件的路徑或名稱

參數?是字符串數組

可選?

cwd??子流程當前工作目錄

env??key-value環境值對

encoding??(默認: ‘utf8’)

timeout??(Default: 0)

maxBuffer??標準輸入或輸出的大量數據 (in bytes) – 如果超過子流程會被殺死 (Default:200\*1024)

killSignal??(Default: ‘SIGTERM’)

uid??流程的用戶標識符 (See?setuid(2).)

gid??流程的群組標識符(See?setgid(2).)

當外部應用存在時，Node程序將攜帶參數"-version"被執行，當外部應用退出時，回調函數被調用，回調函數帶有子流程的標準輸入輸出，來自外部應用的標準輸出將被內部緩沖保存。

運行下面代碼將打印當前node版本：

const execFile = require( 'child_process').execFile;

const child = execFile( 'node', [ '--version'], ( error, stdout, stderr) => {

if ( error) {

console.error( 'stderr', stderr);

throw error;

}

console.log( 'stdout', stdout);

});

node是如何發現外部應用？它是由PATH環境變量，其中會指定一系列目錄，可執行的外部應用駐留在這些目錄中，如果外部應該被發現存在，無需該外部應用的絕對路徑或相對路徑就會被定位。

execFile是當需要執行外部應用并獲得輸出時使用，我們能使用它運行一個圖片處理應用將圖片從PNG轉為JPG格式，我們只關心其成功與否，當外部應用產生大量數據以及我們需要實時使用這些數據時，execFile就不要使用。

2.spawn

spawn?方法會在新的流程執行外部應用，返回I/O的一個流接口。

child_process.spawn(command[, args][, options])

使用案例:

const spawn = require( 'child_process').spawn;

const fs = require( 'fs');

function resize( req, resp) {

const args = [

"-", // use stdin

"-resize", "640x", // resize width to 640

"-resize", "x360

"-gravity", "center", // sets the offset to the center

"-crop", "640x360+0+0", // crop

"-" // output to stdout

];

const streamIn = fs.createReadStream( './path/to/an/image');

const proc = spawn( 'convert', args);

streamIn.pipe( proc.stdin);

proc.stdout.pipe( resp);

}

上面是一個express.js控制器函數中代碼，我們使用流從一個圖片文件讀取，然后使用spawn方法生成convert程序，我們使用圖片流喂給ChildProcess proc，只要這個proc對象產生數據，我們寫入數據到一個可寫的流中，用戶無需等待整個圖片轉換完畢就能立即看見圖片。

spawn返回一個對象流，對于輸出大量數據然后需要讀取的應用適合，因為是基于流，所有流好處有：

低內存損耗

自動處理后壓back-pressure

在緩沖塊中懶生產或消費數據

基于事件且非堵塞

緩沖可以讓你超過V8 heap內存限制

3.exec

這個方法將會生成一個子shell，能夠在shell中執行命令，并緩沖產生的數據，當子流程完成后回調函數將會被調用，可帶有：

當命令成功執行，緩沖的數據

當命令失敗，錯誤信息

child_process.exec(command[, options][, callback])

與execFile 和 spawn相比，exec并沒有參數，因為exec允許我們在shell中執行多個命令，當使用exec時，我們如果需要傳輸參數到命令行，它們應該作為整個命令字符串的一部分。

下面代碼將會輸出當前目錄下所有遞歸條目：

const exec = require( 'child_process').exec;

exec( 'for i in $( ls -LR ); do echo item: $i; done', ( e, stdout, stderr)=> {

if ( e instanceof Error) {

console.error( e);

throw e;

}

console.log( 'stdout ', stdout);

console.log( 'stderr ', stderr);

});

當在一個shell中運行命令，我們能實現在shell中所有功能，比如管道 重定向：

const exec = require( 'child_process').exec;

exec( 'netstat -aon | find "9000"', ( e, stdout, stderr)=> {

if ( e instanceof Error) {

console.error( e);

throw e;

}

console.log( 'stdout ', stdout);

console.log( 'stderr ', stderr);

});

上面案例中，node會生成一個子shell，并執行命令： netstat -aon | find “9000”

exec只有需要利用shell功能時才能使用。

4.fork

child_process.fork()方法是child_process.spawn()特殊情況，子流程返回一個ChildProcess對象，這個ChildProcess會有附加通訊通道，允許消息在父子之間來回穿梭。fork方法會打開一個IPC通道，允許Node流程之間傳遞消息：

如在子流程,?process.on(‘message’)?和?process.send(‘message to parent’)?能被用來接受和發送數據

入在父流程,?使用child.on(‘message’)?和?child.send(‘message to child’)

每個流程都有自己的內存，都有它們自己的V8實例，啟動至少30毫秒，每個大小是10mb

//parent.js

const cp = require( 'child_process');

const n = cp.fork( `${ __dirname }/sub.js`);

n.on( 'message', ( m) => {

console.log( 'PARENT got message:', m);

});

n.send({ hello: 'world' });

//sub.js

process.on( 'message', ( m) => {

console.log( 'CHILD got message:', m);

});

process.send({ foo: 'bar' });

因為Node主流程是單線程的，長期運行任務如計算等會堵塞主流程，因此，進來的請求不能被處理，應用變得不可響應，將這些長期運行任務放入主流程之外運行，fork一個新的node流程專門處理，這樣主流程能夠進行處理進來的請求保持可響應性。

總結

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