面试题：Node.js 多线程与复杂网络请求场景下的性能优化与架构设计

1. 架构设计思路

线程任务划分

主线程：负责处理 Express 框架的 HTTP 请求监听，接收客户端请求，初始化业务逻辑，并协调各个子线程的任务。例如，当收到一个请求，主线程解析请求参数后，决定向哪些 API 发起请求。
工作线程：使用 Node.js 的 worker_threads 模块创建多个工作线程。每个工作线程负责向特定的 API 发起网络请求并获取响应。例如，一个工作线程专门负责调用用户信息 API，另一个负责调用订单信息 API。这样可以利用多核 CPU 的优势，并行处理多个网络请求，提高整体响应速度。

线程间通信与同步

通信：使用 worker_threads 模块提供的 postMessage 和 on('message') 机制。主线程在创建工作线程时，通过 worker.postMessage(data) 将请求参数发送给工作线程。工作线程处理完请求后，通过 postMessage(result) 将结果返回给主线程。例如，主线程向工作线程发送 API 的 URL 和请求参数，工作线程获取响应数据后返回给主线程。
同步：使用 Promise 来管理多个工作线程的并发请求，并等待所有工作线程完成任务后再合并结果。主线程创建一个包含所有工作线程任务的 Promise.all 数组，当所有 Promise 都 resolve 后，再进行结果的合并处理。

2. 具体代码框架实现（以 Express 为例）

const express = require('express');
const { Worker } = require('worker_threads');

const app = express();
const port = 3000;

// 模拟 API 请求的工作线程文件
// worker.js
const { parentPort } = require('worker_threads');
const axios = require('axios');

parentPort.on('message', async (data) => {
    try {
        const response = await axios(data.url, data.options);
        parentPort.postMessage(response.data);
    } catch (error) {
        parentPort.postMessage({ error });
    }
});

app.get('/api', async (req, res) => {
    const worker1 = new Worker('worker.js');
    const worker2 = new Worker('worker.js');

    const promise1 = new Promise((resolve) => {
        worker1.on('message', resolve);
        worker1.postMessage({
            url: 'https://api.example.com/user',
            options: { method: 'GET' }
        });
    });

    const promise2 = new Promise((resolve) => {
        worker2.on('message', resolve);
        worker2.postMessage({
            url: 'https://api.example.com/order',
            options: { method: 'GET' }
        });
    });

    try {
        const [result1, result2] = await Promise.all([promise1, promise2]);
        const mergedResult = { user: result1, order: result2 };
        res.json(mergedResult);
    } catch (error) {
        res.status(500).json({ error });
    } finally {
        worker1.terminate();
        worker2.terminate();
    }
});

app.listen(port, () => {
    console.log(`Server running on port ${port}`);
});

3. 性能监控和调优

性能监控

Node.js 内置工具：使用 console.time() 和 console.timeEnd() 来测量关键代码段的执行时间，例如测量从发起所有工作线程请求到合并结果的总时间，分析性能瓶颈所在。
Profiling：使用 node --prof 命令启动应用，生成 V8 性能分析数据，然后通过 node --prof-process 工具处理分析数据，得到性能报告，查看函数调用次数、执行时间等详细信息。
第三方工具：如 New Relic、Datadog 等 APM（应用性能监控）工具，可以实时监控应用的性能指标，包括响应时间、吞吐量、错误率等，还能进行分布式追踪，帮助定位复杂网络请求中的性能问题。

性能调优

优化网络请求：减少不必要的网络请求，合并相似请求。例如，如果多个 API 请求的数据有部分重叠，可以在服务端进行合并请求处理。
调整线程数量：根据服务器的 CPU 核心数和实际业务负载，调整工作线程的数量。过多的线程可能会导致上下文切换开销增大，降低性能；过少的线程则无法充分利用 CPU 资源。通过性能测试找到最佳的线程数量。
缓存策略：对于不经常变化的数据，使用缓存机制，如内存缓存（如 node-cache）或分布式缓存（如 Redis）。这样可以避免重复的网络请求，提高响应速度。
代码优化：检查和优化工作线程中的代码，确保网络请求库（如 axios）的配置最优，避免不必要的计算和内存开销。例如，合理设置 axios 的超时时间、压缩请求和响应数据等。

面试题：Node.js 多线程与复杂网络请求场景下的性能优化与架构设计

知识考点

面试题答案

1. 架构设计思路

线程任务划分

线程间通信与同步

2. 具体代码框架实现（以 Express 为例）

3. 性能监控和调优

性能监控

性能调优