nodejs中使用多线程编程的方法实例

在以前的博文别说不可能,nodejs中实现sleep中,我向大家介绍了nodejs addon的用法。今天的主题还是addon,继续挖掘c/c++的能力,弥补nodejs的弱点。

我曾多次提到过nodejs的性能问题。其实就语言本身而言,nodejs的性能还是很高的,虽然不及大多部静态语言,但差距也并不大;相对其他动态语言而言,速度优势非常明显。但为什么我们常常说nodejs不能胜任CPU密集型场景呢?因为由于其单线程特性,对于CPU密集型场景,它并不能充分利用CPU。计算机科学中有一个著名的Amdahl定律:

nodejs中使用多线程编程的方法实例

假设总工作量W,可以分解为两个部分:只能串行计算的Ws和允许并行计算的Wp。那么,在p个CPU并行计算的情况下,性能上能够带来speedup倍的提升。Amdahl定律描述了并行能做到的和不能做到的。它是一种理想情况,实际情况会复杂得多。比如并发很可能会引起资源的争夺,需要增加各种锁,从而常常让并行处于等待状态;并发还会额外带来操作系统对线程调度切换的时间开销,增加Ws。不过,当一项任务中,Wp比Ws大得多,并且有多个CPU核心可供使用时,并行带来的性能提升是相当可观的。

好,回到nodejs上。我们设想一个计算场景:计算4000000内的质数数目。这个场景编程实现的时候,以除法运算为主,不涉及内存、对象等操作,理论上能够确保让nodejs以相对较快的速度运行,不会落后c太多,便于对比。

javascript寻找质数的方法已经在这篇博客中提供了,直接抄过来:

复制代码 代码如下:


function zhishu_js(num) {
    if (num == 1) {
        return false;
    }
    if (num == 2) {
        return true;
    }
    for (var i = 2; i <= Math.sqrt(num); i++) {
        if (num % i == 0) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

再写一个c语言版本的:

复制代码 代码如下:


#include <math.h>

bool zhishu(int num){
    if (num == 1) {
        return false;
    }
    if (num == 2) {
        return true;
    }
    for (int i = 2; i <= sqrt(num); i++) {
        if (num % i == 0) {
            return false;
        }
    }
    return true;
};

在nodejs中,我们用一个从1到4000000的循环来检索质数;c语言中,我们设置若干个线程,定义count为4000000,每个线程做如下操作要:如果count大于0,则取出count的值,并计算是否为质数,同时将count减1。根据这个思路,javascript版本的很容易写:

复制代码 代码如下:


var count = 0;

for (j = 1; j < 4000000; j++) {
    if(zhishu(j)){
        count++;
    }
}


关键难点就是c语言的多线程编程。早期c/c++并没有考虑并行计算的需求,所以标准库中并没有提供多线程支持。而不同的操作系统通常实现也是有区别的。为了避免这种麻烦,我们采用pthread来处理线程。

下载pthread最新版本。由于我对gyp不熟,link依赖lib搞了半天没搞定,最后我的方式是,直接把pthread的源代码放到了项目目录下,并在binding.gyp中把pthread.c添加到源代码列表中,在编译项目的时候把pthread也编译一次。修改后的binding.gyp是这样的:

复制代码 代码如下:


{
  "targets": [
    {
      "target_name": "hello",
      "sources": [ "hello.cc","pthreads/pthread.c" ],
      "include_dirs": [
        "<!(node -e \"require('nan')\")",
        "pthreads"
      ],
      "libraries": ["Ws2_32.lib"]
    }
  ]
}

当然了,我这种方法很麻烦,如果你们只添加pthread中lib和include目录的引用,并且不出现依赖问题,那是最好的,就没有必要用我的方法来做。

那么接下来就进入C/C++多线程的一切了,定义一个线程处理函数:

复制代码 代码如下:


pthread_mutex_t lock;

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