nodejs中的fiber（纖程）庫詳解

 這篇文章主要介紹了nodejs中的fiber（纖程）庫詳解,本文講解了node-fibers的安裝、API介紹、方法使用示例等內容,需要的朋友可以參考下

   

fiber/纖程

在操作系統中，除了進程和線程外，還有一種較少應用的纖程（fiber，也叫協程）。纖程常常拿來跟線程做對比，對於操作系統而言，它們都是較輕量級的運行態。通常認為纖程比線程更為輕量，開銷更小。不同之處在於，纖程是由線程或纖程創建的，纖程調度完全由用戶代碼控制，對系統內核而言，是一種非搶占性的調度方式，纖程實現了合作式的多任務；而線程和進程則受內核調度，依照優先級，實現了搶占式的多任務。另外，系統內核是不知道纖程的具體運行狀態，纖程的使用其實是比較與操作系統無關。

在node中，單線程是僅針對javascript而言的，其底層其實充斥著多線程。而如果需要在javascript中實現多線程，一種常見的做法是編寫C++ addon，繞過javascript的單線程機制。不過這種方法提升了開發調試的難度和成本。像其他很多腳本語言，我們也可以把纖程的概念引入到node中。

node-fibers

node-fibers這個庫就為node提供了纖程的功能。多線程方面沒有測試出理想的結果，不過在異步轉同步作用顯著，也許在減少node調用堆棧、無限遞歸方面也會有價值可挖。本文檔主要介紹 node-fibers庫的使用方法和異步轉同步等內容。

安裝

node-fibers是采用C語言編寫，直接下載源碼需要編譯，通常直接npm安裝即可：

代碼如下: 
npm install fibers

 

fibers庫的使用

API

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

創建一個纖程，可以當成構造函數使用，也可以當成普通函數調用。如下例：

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

 

當 run()調用的時候，纖程啟動，並為 fn分配新的堆棧， fn會在這個新的堆棧上運行，直到 fn有返回值或調用 yield()。 fn返回後或調用 yield()後，堆棧重置，當再次調用 run()時，纖程會再次啟動， fn運行於首次分配的堆棧中。

2.Fiber.current:

獲得當前纖程，並可對其進行操作。如果指定一個變量與其相關聯，請務必確保此纖程能夠釋放，否則V8的垃圾回收機制會一直忽略這部分的內存，造成內存洩漏。

3.Fiber.yield(param):

前面的說明中已經提及過這個函數。 yield()方法用於中斷纖程，一定程度上類似 return。一旦執行 yield()，則此 Fiber中後續代碼將沒有機會執行，例如：

 

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

 

執行後只會輸出“Fiber Start”，後一個輸出命令沒有執行。如果向 yield()傳入參數，那麼此參數作為 run()的返回值。

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

 

4.Fiber.prototype.run(param):

這個方法已經很熟悉了，之前隱約有提及調用 run()的兩種時態，一是Fiber未啟動時，一時Fiber被yield時。在這兩種時態下， run()的行為並不太一樣。
當Fiber未啟動時， run()接受一個參數，並把它傳遞給 fn，作為其參數。當Fiber處理yielding狀態時， run()接受一個參數，並把它作為 yield()的返回值，fn並不會從頭運行，而是從中斷處繼續運行。關於 fn、 yield、 run三者的參數、返回值等關系，可以通過下面的小例子來說明：

 

代碼如下:
var Fiber = require('fibers');
var fiber = Fiber(function (a) {
console.log("第一次調用run:");
console.log("fn參數為："+a);
var b = Fiber.yield("yield");
console.log("第二次調用run:");
console.log("fn參數為："+a);
console.log("yield返回值為："+b);
return "return";
});
// 第一次運行run()
var c=fiber.run("One");
// 第二次運行run()
var d=fiber.run("Two");
console.log("調用yield，run返回："+c);
console.log("fn運行完成，run返回："+d);

 

輸出如下：

 

代碼如下:
/*
第一次調用run:
fn參數為：One
第二次調用run:
fn參數為：One
yield返回值為：Two
調用yield，run返回：yield
fn運行完成，run返回：return
*/

 

從上面例子中，可以很明顯看出 yield的使用方法與現在的javascript的語法相當不同。在別的語言中（C#、Python等）已經實現了 yield關鍵字，作為迭代器的中斷。不妨在node上也實現一個迭代器，具體體會一下 yield的使用。還是以開頭的斐波那契數列為例：

代碼如下:
var fiboGenerator = function () {
var a = 0, b = 0;
while (true) {
if (a == 0) {
a = 1;
Fiber.yield(a);
} else {
b += a;
b == a ? a = 1 : a = b - a;
Fiber.yield(b);
}
}
}
var f = new Fiber(fiboGenerator);
f.next = f.run;
for (var i = 0; i < 10; i++) {
console.log(f.next());
}

 

輸出為：

代碼如下:
/*
1
1
2
3
5
8
13
21
34
55
*/

 

有兩個問題需要留意，第一， yield說是方法，更多地像關鍵字，與 run不同， yield不需要依托Fiber實例，而 run則需要。如果在Fiber內部調用 run，則一定要使用： Fiber.current.run()；第二， yield本身為javascript的保留關鍵字，不確定是否會、何時會啟用，所以代碼在將來可能會面臨變更。

5.Fiber.prototype.reset():

我們已經知道Fiber可能存在不同的時態，同時會影響 run的行為。而 reset方法則不管Fiber處理什麼狀態，都恢復到初始狀態。隨後再執行 run，就會重新運行 fn。

6.Fiber.prototype.throwInto(Exception):

本質上 throwInto會拋出傳給它的異常，並將異常信息作為 run的返回值。如果在Fiber內不對它拋出的異常作處理，異常會繼續冒泡。不管異常是否處理，它會強制 yield，中斷Fiber。

future庫的使用

在node中直接使用Fiber並不一直是合理的，因為Fiber的API實在簡單，實際使用中難免會產生重復冗長的代碼，不利於維護。推薦在node與Fiber之間增加一層抽象，讓Fiber能夠更好地工作。 future庫就提供了這樣一種抽象。 future庫或者任何一層抽象也許都不是完美的，沒有誰對誰錯，只有適用不適用。比如， future庫向我們提供了簡單的API能夠完成異步轉同步的工作，然而它對封裝 generator （類似上面的斐波那契數列生成器）則無能為力。

future庫不需要單獨下載安裝，已經包含在 fibers庫中，使用時只需要 var future=require('fibers/future') 即可。

API

1.Function.prototype.future():

給 Function類型添加了 future方法，將function轉化成一個“funture-function”。

代碼如下:
var futureFun = function power(a) {
return a * a;
}.future();
console.log(futureFun(10).wait());

 

實際上 power方法是在Fibel內執行的。不過現有版本的 future有bug，官方沒有具體的說明，如果需要使用此功能，請刪除掉 future.js的第339行和第350行。

2.new Future()

Future對象的構造函數，下文詳細介紹。

3.Future.wrap(fn, idx)

wrap方法封裝了異步轉同步的操作，是 future庫中對我們最有價值的方法。 fn表示需要轉換的函數， idx表示 fn接受的參數數目，認為其 callback方法為最後一個參數（這邊API的制定頗有爭議，有人傾向傳遞 callback應該處於的位置，好在 wrap方法比較簡單，可以比較容易修改代碼）。看一個例子就能了解 wrap的用法：

代碼如下:
var readFileSync = Future.wrap(require("fs").readFile);
Fiber(function () {
var html = readFileSync("./1.txt").wait().toString();
console.log(html);
}).run();

 

從這個例子中可以看出Fiber異步轉同步確實非常有效，除了語法上多了一步 .wait()外，其他已經 fs提供的 fs.readFileSync方法別無二致了。

4.Future.wait(futures):

這個方法前面已經多次看到了。顧名思義，它的作用就是等待結果。如果要等待一個future的實例的結果，直接調用 futureInstance.wait()即可；如果需要等待一系列future實例的結果，則調用 Future.wait(futuresArray)。需要注意的是，在第二種用法中，一個future實例在運行時出現錯誤， wait方法不會拋出錯誤，不過我們可以使用 get()方法直接獲取運行結果。

5.Future.prototype.get():

get()的用法與 wait()的第一種方式很像，所不同的是， get