什麼是進程和線程，NodeJS如何開啟進程，進程間怎麼通信

在計算機科學中，進程和線程是兩個關鍵的概念。它們是操作系統管理程序執行的基本單位，對理解程序的並發性和資源管理非常重要。本文將詳細解析進程與線程的概念、它們之間的區別，並介紹如何在Node.js中創建進程及實現進程間通信。

進程是什麼？

**進程（Process）**是操作系統中分配資源的基本單位。每個進程是一個正在執行的程序實例，擁有獨立的內存空間、數據棧及其他系統資源，如文件句柄和網絡連接。由於進程是相互獨立的，一個進程的崩潰或退出不會影響到其他進程。

• 內存空間：每個進程擁有獨立的地址空間，不會與其他進程共享內存，這樣可以減少進程間的干擾和數據安全問題。
• 資源管理：操作系統為每個進程分配必要的資源，如CPU時間、內存和文件句柄。
• 隔離性：進程之間相互獨立，一個進程的錯誤通常不會影響到其他進程。

線程是什麼？

**線程（Thread）**是進程中的一個執行路徑。一個進程可以包含多個線程，這些線程共享進程的資源（如內存空間和文件句柄），但每個線程有自己的棧空間和程序計數器。

• 共享資源：同一進程內的線程共享資源，因此線程之間的通信速度快、成本低。
• 輕量級：線程的創建、銷毀和上下文切換的成本比進程低。
• 並發執行：多個線程可以在多核CPU上並發執行，提高程序執行效率。

進程與線程的區別

Node.js 如何開啟進程？

Node.js 提供了多種方式來創建和管理進程，其中 child_process 模塊是最常用的。通過該模塊，可以創建子進程並進行進程間通信。以下是幾種常用的方法：

1. exec

exec 用於執行一個 shell 命令，並將命令的輸出通過回調函數返回，適用於短時間運行的進程。

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const { exec } = require("child_process");
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exec("ls -l", (error, stdout, stderr) => {
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  if (error) {
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    console.error(`Error: ${error.message}`);
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    return;
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  }
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  if (stderr) {
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    console.error(`Stderr: ${stderr}`);
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    return;
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  }
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  console.log(`Stdout: ${stdout}`);
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});

2. spawn

spawn 類似於 exec，但它返回一個子進程對象，可以通過 stdout 和 stderr 流獲取輸出，適合長時間運行的進程。

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const { spawn } = require("child_process");
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const ls = spawn("ls", ["-l"]);
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ls.stdout.on("data", (data) => {
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  console.log(`Stdout: ${data}`);
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});
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ls.stderr.on("data", (data) => {
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  console.error(`Stderr: ${data}`);
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});
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ls.on("close", (code) => {
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  console.log(`Child process exited with code ${code}`);
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});

3. fork

fork 用於創建一個 Node.js 子進程，適用於進程間通信。fork 是 spawn 的一種特殊情況，專門用於創建 Node.js 子進程，並且內建了通信通道。

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const { fork } = require("child_process");
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const child = fork("child.js");
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child.on("message", (message) => {
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  console.log(`Received message from child: ${message}`);
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});
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child.send("Hello from parent");

進程間的通信（IPC）

在 Node.js 中，進程間的通信可以通過 message 事件實現，尤其是在使用 fork 創建的子進程中。父進程和子進程之間可以相互發送和接收消息。

• 父進程發送消息給子進程：

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  const { fork } = require("child_process");
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  const child = fork("child.js");
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  child.send({ hello: "world" });

• 子進程接收和發送消息：

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  process.on("message", (message) => {
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    console.log(`Received message from parent: ${message.hello}`);
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    process.send({ reply: "Hello from child" });
  4
  });

這種消息傳遞方式使得進程之間的通信變得簡潔而高效，並且因為進程之間沒有共享內存，可以保證每個進程的獨立性和穩定性。

通過理解進程與線程的概念，以及如何在 Node.js 中使用它們，開發者可以更好地編寫高效、穩定的應用程序。進程與線程在並發編程中扮演著重要角色，而 Node.js 提供的工具使得這些操作變得更為簡單。