nodejs中实现睡眠功能的例子

nodejs最让人不爽的是它的单线程特性，不能做很多事情，对于CPU密集型的场景不够强大。一直以来，我都想在javascript语言的框架下找到一些解决方案，来解决线程不可操作、性能不佳的问题。印象最深的方案是fibers，但fibers等方案在线程操作上还是比较笨拙，过于依赖辅助线程，本末倒置；就光纤而言，无法解决javascript固有的低性能问题；最尴尬的是，在javascript语言的框架下，线程之间的消息传输往往受限，往往无法真正共享对象。

Nodejs' addon模式无疑是优秀的，具有很强的灵活性、完整的功能和原生代码的性能。简单来说，nodejs直接调用c/c模块，是javascript和native的混合开发模式。好东西，为什么不用呢？Addon应该算是一个大话题，今天不想说太深，自己也没有太多练习。然后，实现一个睡眠功能，就像抛砖引玉一样。

睡眠

为什么javascript不能实现真正的睡眠？休眠方法是向操作系统内核注册一个信号，指定时间后发送唤醒信号，线程本身挂起。本质上，线程睡眠(1000)意味着告诉操作系统：不要给我分配1000毫秒的CPU时间。因此，睡眠可以保证线程在挂起时不再占用CPU资源。Javascript在单线程上运行，取消了线程的概念。自然，没有办法挂起主线程。

有人会尝试用javascript来实现睡眠，例如，复制代码如下：函数sleep(sleep time){ for(var start=new date；新的开始日期=睡眠时间；) { } }

这是用空循环阻断主进程实现睡眠，显然与真正的睡眠相去甚远。

如果真正的睡眠实现了呢？

环境准备

开发环境

正如我之前的一些博客所说，这里省略了：node.js npm、python 2.7、visual studio/x-code。

编译工具

编译工具需要使用node-gyp，nodejs的较新版本也附带了这个库。如果node-gyp没有附带，请执行：

复制代码如下：npm install -g node-gyp

我没有精力去研究gyp的特性。如果你熟悉gcc等编译器，不排除gyp不兼容，编译选项和开关不一样。建议重写nodejs的C代码。如果有需要重用的模块，可以考虑用熟悉的gcc编译成动态链接库，然后编写少量代码使用动态链接库，再用gyp编译这部分代码供nodejs使用。

进入项目文件夹并执行npm init来初始化项目。为了让nodejs知道我们要做addon，需要添加：复制代码如下：'gyp-file': true。

如果你用过gcc，你一定记得makefile。同样，gyp通过一个名为binding.gyp的文件来描述编译配置，这是一个我们非常熟悉的json文件。Gyp不是我们讨论的重点，所以binding.gyp就不深入探讨了。我们只关注一些最重要的配置项。下面是binding.gyp文件的一个简单但完整的例子：复制代码如下： { ' targets ' :[{ ' target _ name ' : ' hello '，' sources' : ['hello.cc']，' include _ dirs ' :['](node-e ' require(' nan ' \ '))')]}

只需看看这里涉及的三个配置项目：

1.target_name:指示输出模块名称。2.sources:指示要编译的源代码路径，它是一个数组。3.include_dirs:指示编译过程中要使用的目录，这些目录中的头文件可以在预编译指令#include中搜索。本文采用了一种特殊的写法，不是把路径给定为字符串常量，而是运行一个命令节点-e 'require('nan ')，我们将在nan库之后再谈。我们先来看看命令输出了什么：node _ modules \ n。最初，这个命令意味着返回nan库的路径。

c代码

好的，既然源代码已经被配置为hello.cc，那么就创建这样一个文件。有一个问题需要提前提醒。我们写的C模块最终会被v8引擎使用，所以api和编写都受到v8引擎的限制。但是不同版本的nodejs实际上采用了不同版本的v8引擎，这意味着用一组C代码很难满足不同版本的nodejs(指编译过程，编译后应该跨版本可用，无需验证。Github无法上传二进制类库，所以github上的开源会带来麻烦。Npm可以直接上传二进制类库，跳过编译步骤，所以问题比较小。

节点0.11及以上：复制代码如下： # include . h # include ev8 . h

使用命名空间V8；

void sleep func(const v 8:3360 functioncallbackinfovalue参数){ Isolate * Isolate=Isolate : getcurrent()；HandleScope scope(隔离)；double arg 0=args[0]-NumberVaLue()；睡眠(arg 0)；}

void Init(HandleObject导出){ Isolate * Isolate=Isolate :3360 getcurrent()；导出-设置(字符串String:NewFromUtf8(隔离，'睡眠')，函数模板：New(隔离，睡眠函数)-GetFunction())；}

NODE_MODULE(你好，Init)；

节点0.10及以下：

复制代码如下： # include . h # include V8 . h

使用命名空间V8；

handlevaluesleep fun(const Arguments args){ HandleScope作用域；double arg 0=args[0]-NumberVaLue()；睡眠(arg 0)；返回范围。关闭(未定义())；}

void Init(HandleObject导出){ exports-Set(string :3360 newsymbol(' sleep ')，function template : new(sleep fun)-getfun())；}

NODE_MODULE(你好，Init)；

可以看出变化还是挺大的。如果我们能屏蔽这些差异，那就太好了。有办法吗？我写这么多只是想告诉你有一种方法。是时候邀请南京图书馆了。

圆盘烤饼

请记住，在binding.gyp中，我们引入了nan library的路径，将在这里使用。南京图书馆是做什么的？它提供了一个抽象层，屏蔽了nodejs 0.8、nodejs 0.10、nodejs 0.12和io.js Awesome之前的addon的语法差异！

第一次安装：npm install - save nan，看同样的功能，使用nan后如何实现：复制代码如下： # includenan.h使用命名空间V8；

NAN_METHOD(睡眠){ NanScope()；double arg 0=args[0]-NumberVaLue()；睡眠(arg 0)；NanReturnUndefined()；}

void Init(HandleObject导出){ exports-Set(NanSymbol('sleep ')，function template : new(Sleep)-GetFunction())；}

NODE_MODULE(你好，Init)；

你需要知道的是nan，但不需要关注v8。

从下往上看：复制代码如下：NODE_MODULE(你好，Init)；

这句话定义了addon的入口。请注意，第一个参数应该与我们在binding.gyp中的target_name项一致。第二个参数是addon的entry函数。复制代码如下： void init(句柄对象导出){exports-set (nansymbol ('sleep ')，函数模板：3360 new(sleep)-getfunction())；}

这个代码是addon的入口方法。它接收两个参数，导出和模块。上面的例子省略了第二个参数。如果模块提供了对象，可以直接指定键值；用于出口，如示例中的出口；如果是特殊的，只提供一个值或者一个函数，那么需要第二个参数，类似于Node _ Set _ Method(模块，‘exports’，foo)。在这个例子中，它意味着输出这样一个模块：

复制代码如下：{ 'sleep': Sleep}

睡眠是一种功能。我们来看看Sleep的定义：复制代码如下： nan _ method(Sleep){ nanscope()；double arg 0=args[0]-NumberVaLue()；睡眠(arg 0)；NanReturnUndefined()；}

其实就是读取javascript传入的参数，转换成double，然后调用C的sleep方法.

编译插件

下面将要开始编译这个模块。首先，执行node-gyp configure为构建做准备，这将生成一个构建文件夹和一些文件。接下来，运行node-gyp构建，就可以开始编译了。在这个例子中，hello.node文件将在/build/Release/目录中生成，这是最后可以被javascript引用的插件模块。

如果稍后修改了C代码，则不需要运行node-gyp configure，只需运行node-gyp build即可。

Nodejs使用

创建一个index.js看看如何使用这个模块：复制代码如下： varsleep=require('。/build/release/hello.node ')。睡觉；

控制台日志(新日期)；睡眠(1000)；控制台日志(新日期)；

//结果//wed mar 04 2015 14:55:18 GMT 0800(中国标准时间)//wed mar 04 2015 14:55336019 GMT 0800(中国标准时间)

很简单，不是吗？它和普通的javascript函数完全一样。

至此，本文想要分享的技术要点已经阐述完毕。但是.和一开始提供的方法相比有什么区别？我就不截图了，只是说明一下结果：

因为插件模式下采用的方法是线程挂起，理论上不会有CPU占用和内存变化，结果也验证了这一点。看看javascript循环模拟睡眠的方式，因为它一直在运行循环，内存增加一点也可以理解，没什么大不了的；看着CPU占据25%，好像还可以。真的是这样吗？是时候揭露真相了。我测试的笔记本电脑的CPU是双核四线程，合计占用CPU 25%.这个睡眠占用了双核和四个线程中的一个吗？其实我发现这期间没有线程被锁定，但不是javascript，而是英特尔超线程。因为说是四个线程，其实本质是两个处理核心只能是双线程，但是cpu在切时间片上做了一个小把戏。例如，核心cpu01被分为t0和t2。假设任务将在n个刻度之后的一个刻度中被划分为t0，则任务将在下一个刻度中被划分为t2。因此，从相对较长的时间尺度来看(相对于调度周期)，t0和t2上任务的运行时间基本相等。因此，呈现的场景是nodejs的进程不占用t0或t2到100%，而是分别占用50%左右。由于windows的进程调度相对复杂，CPU使用率波动较大。可以预测，如果脚本由双核、双线程的CPU处理，CPU占用率会上升到50%，一核卡住。如果是单核CPU，CPU会突然上升到100%。

好像CPU说的有点多，超线程也是猜测，看看就好。