nodejs中的fiber(纤程)库详解

在操作系统中,除了进程和线程外,还有一种较少应用的纤程(fiber,也叫协程)。纤程常常拿来跟线程做对比,对于操作系统而言,它们都是较轻量级的运行态。通常认为纤程比线程更为轻量,开销更小。不同之处在于,纤程是由线程或纤程创建的,纤程调度完全由用户代码控制,对系统内核而言,是一种非抢占性的调度方式,纤程实现了合作式的多任务;而线程和进程则受内核调度,依照优先级,实现了抢占式的多任务。另外,系统内核是不知道纤程的具体运行状态,纤程的使用其实是比较与操作系统无关。

在node中,单线程是仅针对javascript而言的,其底层其实充斥着多线程。而如果需要在javascript中实现多线程,一种常见的做法是编写C++ addon,绕过javascript的单线程机制。不过这种方法提升了开发调试的难度和成本。像其他很多脚本语言,我们也可以把纤程的概念引入到node中。

node-fibers

node-fibers这个库就为node提供了纤程的功能。多线程方面没有测试出理想的结果,不过在异步转同步作用显著,也许在减少node调用堆栈、无限递归方面也会有价值可挖。本文档主要介绍 node-fibers库的使用方法和异步转同步等内容。

安装

node-fibers是采用C语言编写,直接下载源码需要编译,通常直接npm安装即可:

复制代码 代码如下:


npm install fibers

fibers库的使用

API

1.Fiber(fn)/ new Fiber(fn):

创建一个纤程,可以当成构造函数使用,也可以当成普通函数调用。如下例:

复制代码 代码如下:


function fibo(n) {
    return n > 1 ? fibo(n - 1) + fibo(n - 2) : 1;
}
Fiber(function () {
    console.log(fibo(40));
});

当 run()调用的时候,纤程启动,并为 fn分配新的堆栈, fn会在这个新的堆栈上运行,直到 fn有返回值或调用 yield()。 fn返回后或调用 yield()后,堆栈重置,当再次调用 run()时,纤程会再次启动, fn运行于首次分配的堆栈中。

2.Fiber.current:

获得当前纤程,并可对其进行操作。如果指定一个变量与其相关联,请务必确保此纤程能够释放,否则V8的垃圾回收机制会一直忽略这部分的内存,造成内存泄漏。

3.Fiber.yield(param):

前面的说明中已经提及过这个函数。 yield()方法用于中断纤程,一定程度上类似 return。一旦执行 yield(),则此 Fiber中后续代码将没有机会执行,例如:

复制代码 代码如下:


var fiber = Fiber(function () {
    console.log("Fiber Start");
    Fiber.yield();
    console.log("Fiber Stop");
}).run();
// 输出: "Fiber Start"

执行后只会输出“Fiber Start”,后一个输出命令没有执行。如果向 yield()传入参数,那么此参数作为 run()的返回值。

复制代码 代码如下:


var fiber = Fiber(function () {
    Fiber.yield("success");
}).run();
console.log(fiber); // -> "success"

4.Fiber.prototype.run(param):

这个方法已经很熟悉了,之前隐约有提及调用 run()的两种时态,一是Fiber未启动时,一时Fiber被yield时。在这两种时态下, run()的行为并不太一样。
当Fiber未启动时, run()接受一个参数,并把它传递给 fn,作为其参数。当Fiber处理yielding状态时, run()接受一个参数,并把它作为 yield()的返回值,fn并不会从头运行,而是从中断处继续运行。关于 fn、 yield、 run三者的参数、返回值等关系,可以通过下面的小例子来说明:

复制代码 代码如下:


var Fiber = require('fibers');
var fiber = Fiber(function (a) {
    console.log("第一次调用run:");
    console.log("fn参数为:"+a);
    var b = Fiber.yield("yield");
    console.log("第二次调用run:");
    console.log("fn参数为:"+a);
    console.log("yield返回值为:"+b);
    return "return";
});
// 第一次运行run()
var c=fiber.run("One");
// 第二次运行run()
var d=fiber.run("Two");
console.log("调用yield,run返回:"+c);
console.log("fn运行完成,run返回:"+d);

输出如下:

复制代码 代码如下:

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