面试题：Node.js 异步编程模型在高并发实时系统中的性能瓶颈及改进方案

可能遇到的性能瓶颈

回调地狱：在复杂业务逻辑中，多层嵌套的回调函数会使代码可读性和可维护性变差，且容易出错。
内存泄漏：如果异步操作没有正确处理，例如未释放资源或事件监听器未正确移除，可能导致内存占用不断增加。
CPU 密集型任务：Node.js 单线程模型，一旦遇到 CPU 密集型任务，会阻塞事件循环，影响高并发处理能力。
I/O 压力：虽然 Node.js 擅长处理 I/O，但在高并发下，大量 I/O 请求可能导致 I/O 设备成为瓶颈。

改进方案

使用 Promise 和 async/await：将回调函数转换为 Promise，利用 async/await 语法糖使异步代码更像同步代码，提高可读性和可维护性。
资源管理：在异步操作完成后，确保释放所有相关资源，移除不必要的事件监听器。
多进程/线程：对于 CPU 密集型任务，使用 child_process 模块创建子进程或 worker_threads 模块创建线程来并行处理任务，避免阻塞事件循环。
优化 I/O：使用连接池管理数据库连接，合理设置缓冲区大小，采用异步 I/O 操作，减少 I/O 等待时间。

代码示例

使用 Promise 和 async/await

// 传统回调方式
function readFileCallback(filePath, callback) {
    const fs = require('fs');
    fs.readFile(filePath, 'utf8', (err, data) => {
        if (err) {
            callback(err);
        } else {
            callback(null, data);
        }
    });
}

// 使用 Promise
function readFilePromise(filePath) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        const fs = require('fs');
        fs.readFile(filePath, 'utf8', (err, data) => {
            if (err) {
                reject(err);
            } else {
                resolve(data);
            }
        });
    });
}

// async/await 示例
async function main() {
    try {
        const data = await readFilePromise('example.txt');
        console.log(data);
    } catch (err) {
        console.error(err);
    }
}

main();

多进程处理 CPU 密集型任务

const { fork } = require('child_process');

// CPU 密集型任务函数
function cpuIntensiveTask() {
    let sum = 0;
    for (let i = 0; i < 1000000000; i++) {
        sum += i;
    }
    return sum;
}

// 创建子进程
const child = fork('cpu - intensive - worker.js');

child.on('message', (result) => {
    console.log('Result from child:', result);
});

child.send('start');

cpu - intensive - worker.js

process.on('message', (msg) => {
    if (msg ==='start') {
        const result = cpuIntensiveTask();
        process.send(result);
    }
});

function cpuIntensiveTask() {
    let sum = 0;
    for (let i = 0; i < 1000000000; i++) {
        sum += i;
    }
    return sum;
}

连接池优化 I/O（以 MySQL 为例）

const mysql = require('mysql2');

// 创建连接池
const pool = mysql.createPool({
    host: 'localhost',
    user: 'root',
    password: 'password',
    database: 'test',
    connectionLimit: 10
});

// 使用连接池执行查询
pool.query('SELECT * FROM users', (err, results) => {
    if (err) {
        console.error(err);
    } else {
        console.log(results);
    }
    pool.end();
});

星途面试题库

面试题：Node.js 异步编程模型在高并发实时系统中的性能瓶颈及改进方案

知识考点

面试题答案

可能遇到的性能瓶颈

改进方案

代码示例