Node被設計用來高效的處理I/O操作，但是你應該知道，有些類型的程序並不適合這種模式。比如，如果你打算用Node處理一個CPU密集的任務，你可能會堵塞事件循環，並因此降低了程序的響應。替代辦法是，把CPU密集的任務分配給一個單獨的進程來處理，從而釋放事件循環。 Node允許你產生進程，並把這個新進程做為它父進程的子進程。在Node裡，子進程可以和父進程進行雙向通信，而且在某種程度上，父進程還可以監控和管理子進程。
另外一種需要使用子進程的情況是，當你想簡單地執行一個外部命令，並讓Node獲取命令的返回值時。比如，你可以執行一個UNIX命令、腳本或者其他那些不能在Node裡直接執行的命令。
本章將向你展示如何執行外部命令，創建，並和子進程通信，以及終結子進程。重點是讓你了解如何在Node進程外完成一系列任務。 執行外部命令 當你需要執行一個外部shell命令或可執行文件時，你可以使用child_process模塊，像這樣導入它： 複製代碼代碼如下: var child_process = require('child_process') 然後可以用模塊內的exec函數來執行外部命令： 複製代碼代碼如下: var exec = child_process.exec; exec(command,callback); exec的第一個參數是你準備執行的shell命令字符串，第二個參數是一個回調函數。這個回調函數將會在exec執行完外部命令或者有錯誤發生時被調用。回調函數有三個參數：error,stdout,stderr，看下面的例子： 複製代碼代碼如下: exec('ls',function(err,stdout,stderr){ //譯者註：如果使用windows，可改為windows命令，比如dir，後面不再贅述 }); 如果有錯誤發生，第一個參數將會是一個Error類的實例，如果第一個參數不包含錯誤，那麼第二個參數stdout將會包含命令的標準輸出。最後一個參數包含命令相關的錯誤輸出。 列表8-1 展示了一個複雜些的執行外部命令的例子 LISTING 8-1：執行外部命令（源碼：chapter8/01_external_command.js） 複製代碼代碼如下: //導入child_process模塊的exec函數 var exec = require('child_process').exec; //調用“cat *.js | wc -l”命令 exec('cat *.js | wc l ', function(err, stdout, stderr ){ //第四行 //命令退出或者調用失敗 if( err ){ //啟動外部進程失敗 console.log('child_process 退出，錯誤碼是：',err.code); return; } } 第四行，我們把“cat *.js | wc -l”作為第一個參數傳遞給exec，你也可以嘗試任何其它命令，只要你在shell裡使用過的命令都可以。 然後將一個回調函數作為第二個參數，它將會在錯誤發生或者子進程終結的時候被調用。 還可以在回調函數之前傳遞第三個可選參數，它包含一些配置選項，比如： 複製代碼代碼如下: var exec = require('child_process').exec; var options ={ timeout: 1000, killSignal: 'SIGKILL' }; exec('cat *.js | wc l ', options, function(err,stdout,stderr){ //… }); 可以使用的參數有： 1.cwd ―― 當前目錄，可以指定當前工作目錄。 2.encoding ―― 子進程輸出內容的編碼格式，默認值是”utf8”，也就是UTF-8編碼。如果子進程的輸出不是utf8，你可以用這個參數來設置，支持的編碼格式有： 複製代碼代碼如下: ascii utf8 ucs2 base64 如果你想了解Node支持的這些編碼格式的更多信息，請參考第4章“使用Buffer處理,編碼,解碼二進制數據”。 1.timeout ―― 以毫秒為單位的命令執行超時時間，默認是0，即無限制，一直等到子進程結束。 2.maxBuffer ―― 指定stdout流和stderr流允許輸出的最大字節數，如果達到最大值，子進程會被殺死。默認值是200*1024。 3.killSignal ―― 當超時或者輸出緩存達到最大值時發送給子進程的終結信號。默認值是“SIGTERM”，它將給子進程發送一個終結信號。通常都會使用這種有序的方式來結束進程。當用SIGTERM信號時，進程接收到以後還可以進行處理或者重寫信號處理器的默認行為。如果目標進程需要，你可以同時向他傳遞其它的信號（比如SIGUSR1）。你也可以選擇發送一個SIGKILL信號，它會被操作系統處理並強制立刻結束子進程，這樣的話，子進程的任何清理操作都不會被執行。 如果你想更進一步的控制進程的結束，可以使用child_process.spawn命令，後面會介紹。 1.evn ―― 指定傳遞給子進程的環境變量，默認是null，也就是說子進程會繼承在它被創建之前的所有父進程的環境變量。 注意：使用killSignal選項，你可以以字符串的形式向目標進程發送信號。在Node裡信號以字符串的形式存在，下面是UNIX信號和對應默認操作的列表： 你可能想為子進程提供一組可擴展的父級環境變量。如果直接去修改process.env對象，你會改變Node進程內所有模塊的環境變量，這樣會惹很多麻煩。替代方案是，創建一個新對象，複製process.env裡的所有參數，見例子8-2： LISTING 8-2：使用參數化的環境變量來執行命令（源碼：chapter8/02_env_vars_augment.js） 複製代碼代碼如下: var env = process.env, varName, envCopy = {}, exec = require('child_prcess').exec; //將process.env複製到envCopy for( vaName in ev){ envCopy[varName] = env[varName]； } //設置一些自定義變量 envCopy['CUSTOM ENV VAR1'] = 'some value'; envCopy['CUSTOM ENV VAR2'] = 'some other value'; //使用process.env和自定義變量來執行命令 exec('ls la',{env: envCopy}, function(err,stdout,stderr){ if(err){ throw err; } console.log('stdout:', stdout); console.log('stderr:',stderr); } 上面例子，創建了一個用來保存環境變量的envCopy變量，它首先從process.env那裡複製Node進程的環境變量，然後又添加或替換了一些需要修改的環境變量，最後把envCopy作為環境變量參數傳遞給exec函數並執行外部命令。 記住，環境變量是通過操作系統在進程之間傳遞的，所有類型的環境變量值都是以字符串的形式到達子進程的。比如，如果父進程將數字123作為一個環境變量，子進程將會以字符串的形式接收“123”。 下面的例子，將在同一個目錄裡建立2個Node腳本：parent.js和child.js，第一個腳本將會調用第二個，下面我們來創建這兩個文件： LISTING 8-3: 父進程設置環境變量(chapter8/03_environment_number_parent.js) 複製代碼代碼如下: var exec = require('child_process').exec; exec('node child.js', {env: {number: 123}}, function(err, stdout, stderr) { if (err) { throw err; } console.log('stdout:/n', stdout); console.log('stderr:/n', stderr); }); 把這段代碼保存到parent.js，下面是子進程的源碼，把它們保存到child.js（見例8-4） 例8-4: 子進程解析環境變量(chapter8/04_environment_number_child.js) 複製代碼代碼如下: var number = process.env.number; console.log(typeof(number)); // → "string" number = parseInt(number, 10); console.log(typeof(number)); // → "number" 當你把這個文件保存為child.js後，就可以在這個目錄下運行下面的命令： 複製代碼代碼如下: $ node parent.js 將會看到如下的輸出： 複製代碼代碼如下: sdtou: string number stderr: 可以看到，儘管父進程傳遞了一個數字型的環境變量，但是子進程卻以字符串形式接收它（參見輸出的第二行），在第三行你把這個字符串解析成了一個數字。 生成子進程 如你所見，可以使用child_process.exec()函數來啟動外部進程，並在進程結束的時候調用你的回調函數，這樣用起來很簡單，不過也有一些缺點： 1.除了使用命令行參數和環境變量，使用exec()無法和子進程通信 2.子進程的輸出是被緩存的，因此你無法流化它，它可能會耗盡內存 幸運的是，Node的child_process模塊允許更細粒度的控制子進程的啟動，停止，及其它常規操作。你可以在應用程序裡啟動一個新的子進程，Node提供一個雙向的通信通道，可以讓父進程和子進程相互收發字符串數據。父進程還可以有些針對子進程的管理操作，給子進程發送信號，以及強制關閉子進程。 創建子進程 你可以使用child_process.spawn函數來創建一個新的子進程，見例8-5: 例8-5: 生成子進程。 (chapter8/05_spawning_child.js) 複製代碼代碼如下: // 導入child_process模塊的spawn函數 var spawn = require('child_process').spawn; // 生成用來執行"tail -f /var/log/system.log"命令的子進程 var child = spawn('tail', ['-f', '/var/log/system.log']); 上面代碼生成了一個用來執行tail命令的子進程，並將“-f”和“/bar/log/system.log”作為參數。 tail命令將會監控/var/log/system.og文件（如果存在的話），然後將所有追加的新數據輸出到stdout標準輸出流。 spawn函數返回一個ChildProcess對象，它是一個指針對象，封裝了真實進程的訪問接口。這個例子裡我們把這個新的描述符賦值給一個叫做child的變量。 監聽來自子進程的數據 任何包含stdout屬性的子進程句柄，都會將子進程的標準輸出stdout作為一個流對象，你可以在這個流對像上綁定data事件，這樣每當有數據塊可用時，就會調用對應的回調函數，見下面的例子： 複製代碼代碼如下: //將子進程的輸出打印到控制台 child.stdout.on('data',function(data){ console.log('tail output: ' + data); }); 每當子進程將數據輸出到標準輸出stdout時，父進程就會得到通知並把數據打印到控制台。 除了標準輸出，進程還有另外一個默認輸出流：標準錯誤流，通常用這個流來輸出錯誤信息。 在這個例子裡，如果/var/log/system.log文件不存在，tail進程將會輸出類似下面的消息：“/var/log/system.log：No such file or directory”，通過監聽stderr流，父進程會在這種錯誤發生時得到通知。 父進程可以這樣監聽標準錯誤流： 複製代碼代碼如下: child.stderr.on('data', function(data) { console.log('tail error output:', data); }); stderr屬性和stdout一樣，也是只讀流，每當子進程往標準錯誤流裡輸出數據時，父進程就會得到通知，並輸出數據。 發送數據到子進程 除了從子進程的輸出流裡接收數據，父進程還可以通過childPoces.stdin屬性往子進程的標準輸入裡寫入數據，以此來往子進程發送數據。 子進程可以通過process.stdin只讀流來監聽標準輸入的數據，但是注意你首先必須得恢復（resume）標準輸入流，因為它默認處於暫停（paused）狀態。 例8-6將會創建一個包含如下功能的程序： 1.+1 應用：一個簡單的應用程序，可以從標準輸入接收整型，然後相加，再把相加以後的結果輸出到標準輸出流。這個應用作為一個簡單的計算服務， 把Node進程模擬成一個可以執行特定工作的外部服務。 2.測試+1應用的客戶端，發送隨機整型，然後輸出結果。用來演示Node進程如何生成一個子進程然後讓它執行特定的任務。 用下面例8-6的代碼創建一個名為plus_one.js的文件： 例8-6: +1 應用程序(chapter8/06_plus_one.js) 複製代碼代碼如下: // 恢復默認是暫停狀態的標準輸入流 process.stdin.resume(); process.stdin.on('data', function(data) { var number; try { // 將輸入數據解析為整型 number = parseInt(data.toString(), 10); // +1 number += 1; // 輸出結果 process.stdout.write(number + "/n"); } catch(err) { process.stderr.write(err.message + "/n"); } }); 上面代碼裡，我們等待來自stdin標準輸入流的數據，每當有數據可用，就假設它是個整型並把它解析到一個整型變量裡，然後加1，並把結果輸出到標準輸出流。 可以通過下面命令來運行這個程序： 複製代碼代碼如下: $ node plus_one.js 運行後程序就開始等待輸入，如果你輸入一個整數然後按回車，就會看到一個被加1以後的數字被顯示到屏幕上。 可以通過按Ctrl-C來退出程序。 一個測試客戶端 現在你要創建一個Node進程來使用前面的“+1應用”提供的計算服務。 首先創建一個名為plus_one_test.js的文件，內容見例8-7: 例8-7: 測試+1應用(chapter8/07_plus_one_test.js) 複製代碼代碼如下: var spawn = require('child_process').spawn; // 生成一個子進程來執行+1應用 var child = spawn('node', ['plus_one.js']); // 每一秒調用一次函數 setInterval(function() { // Create a random number smaller than 10.000 var number = Math.floor(Math.random() * 10000); // Send that number to the child process: child.stdin.write(number + "/n"); // Get the response from the child process and print it: child.stdout.once('data', function(data) { console.log('child replied to ' + number + ' with: ' + data); }); }, 1000); child.stderr.on('data', function(data) { process.stdout.write(data); }); 從第一行到第四行啟動了一個用來運行“+1應用”的子進程，然後使用setInterval函數每秒鐘執行一次下列操作： 1..新建一個小於10000的隨機數 2.將這個數字作為字符串傳遞給子進程 3.等待子進程回復一個字符串 4.因為你想每次只接收1個數字的計算結果，因此需要使用child.stdout.once而不是child.stdout.on。如果使用了後者，會每隔1秒註冊一個data事件的回調函數，每個被註冊的回調函數都會在子進程的stdout接收到數據時被執行，這樣你會發現同一個計算結果會被輸出多次，這種行為顯然是錯的。 在子進程退出時接收通知 當子進程退出時，exit事件會被觸發。例8-8展示瞭如何監聽它： 例8-8: 監聽子進程的退出事件(chapter8/09_listen_child_exit.js) 複製代碼代碼如下: var spawn = require('child_process').spawn; // 生成子進程來執行"ls -la"命令 var child = spawn('ls', ['-la']); child.stdout.on('data', function(data) { console.log('data from child: ' + data); }); // 當子進程退出： <strong>child.on('exit', function(code) { console.log('child process terminated with code ' + code); });</strong> 最後幾行加黑的代碼，父進程使用子進程的exit事件來監聽它的退出事件，當事件發生時，控制台顯示相應的輸出。子進程的退出碼會被作為第一個參數傳遞給回調函數。有些程序使用一個非0的退出碼來代表某種失敗狀態。比如，如果你嘗試執行命令“ls al click filename.txt”，但是當前目錄沒有這個文件，你就會得到一個值為1的退出碼，見例8-9： 例8-9：獲得子進程的退出碼(chapter8/10_child_exit_code.js) 複製代碼代碼如下: var spawn = require('child_process').spawn; // 生成子進程，執行"ls does_not_exist.txt" 命令 var child = spawn('ls', ['does_not_exist.txt']); // 當子進程退出 child.on('exit', function(code) { console.log('child process terminated with code ' + code); }); 這個例子裡，exit事件觸發了回調函數，並把子進程的退出碼作為第一個參數傳遞給它。如果子進程是被信號殺死而導致的非正常退出，那麼相應的信號代碼會被當作第二個參數傳遞給回調函數，如例8-10： LISTING 8-10: 獲得子進程的退出信號(chapter8/11_child_exit_signal.js) 複製代碼代碼如下: var spawn = require('child_process').spawn; // 生成子進程，運行"sleep 10"命令 var child = spawn('sleep', ['10']); setTimeout(function() { child.kill(); }, 1000); child.on('exit', function(code, signal) { if (code) { console.log('child process terminated with code ' + code); } else if (signal) { console.log('child process terminated because of signal ' + signal); } }); 這個例子裡，啟動一個子進程來執行sleep 10秒的操作，但是還沒到10秒就發送了一個SIGKILL信號給子進程，這將會導致如下的輸出： 複製代碼代碼如下: child process terminated because of signal SIGTERM 發送信號並殺死進程 在這部分，你將學習如何使用信號來管理子進程。信號是父進程用來跟子進程通信，甚至殺死子進程的一種簡單方式。 不同的信號代碼代表不同的含義，有很多信號，其中最常見的一些是用來殺死進程的。如果一個進程接收到一個它不知道如何處理的信號，程序就會被異常中斷。有些信號會被子進程處理，而有些只能由操作系統處理。 一般情況下，你可以使用child.kill方法來向子進程發送一個信號，默認發送SIGTERM信號： 複製代碼代碼如下: var spawn = require('child_process').spawn; var child = spawn('sleep', ['10']); setTimeout(function() { child.kill(); }, 1000); 還可以通過傳入一個標識信號的字符串作為kill方法的唯一參數，來發送某個特定的信號： 複製代碼代碼如下: child.kill('SIGUSR2'); 需要注意的是，雖然這個方法的名字叫kill，但是發送的信號並不一定會殺死子進程。如果子進程處理了信號，默認的信號行為就會被覆蓋。用Node寫的子進程可以像下面這樣重寫信號處理器的定義： 複製代碼代碼如下: process.on('SIGUSR2', function() { console.log('Got a SIGUSR2 signal'); }); 現在，你定義了SIGUSR2的信號處理器，當你的進程再收到SIGUSR2信號的時候就不會被殺死，而是輸出“Got a SIGUSR2 signal”這句話。使用這種機制，你可以設計一種簡單的方式來跟子進程溝通甚至命令它。雖然不像使用標準輸入功能那麼豐富，但是這方式要簡單很多。 小結 這一章，學習了使用child_process.exec方法來執行外部命令，這種方式可以不使用命令行參數，而是通過定義環境變量的方式把參數傳遞給子進程。 還學習了通過調用child_process.spawn方法生成子進程的方式來調用外部命令，這種方式你可以使用輸入流，輸出流來跟子進程通信，或者使用信號來跟子進程通信以及殺死進程。