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面试题:Node.js 中 Child Process 异步执行大文件处理任务的资源管理与优化

在 Node.js 项目中,使用 Child Process 异步执行一个大文件的压缩任务(例如调用 `gzip` 命令压缩一个大文件)。由于大文件处理可能占用较多系统资源,阐述如何对 Child Process 进行资源管理,以避免内存泄漏、进程阻塞等问题,并说明如何优化执行性能,给出关键代码片段。
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前端开发Node.js

知识考点

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面试题答案

一键面试
  1. 资源管理

    • 避免内存泄漏
      • 及时处理子进程的输出。子进程的 stdoutstderr 流如果不处理,数据会在内存中堆积,可能导致内存泄漏。可以通过监听 data 事件来读取输出并进行处理。
      • 确保在子进程结束时释放相关资源。监听 exit 事件,在子进程退出后,清除任何相关的引用。
    • 避免进程阻塞
      • 使用非阻塞 I/O 操作。Node.js 的 Child Process 模块默认是非阻塞的,但在处理子进程输出时,如果处理逻辑本身是阻塞的,也会导致问题。确保处理 stdoutstderr 数据的回调函数中执行的是异步非阻塞操作。
      • 设置合适的 maxBuffer。如果子进程输出的数据量过大,超过默认的 maxBuffer1024 * 1024 字节),子进程会被杀死。可以根据实际情况适当增大这个值,但要注意内存的使用。
  2. 性能优化

    • 优化输入输出
      • 使用管道(pipe)操作。通过管道可以直接将文件流输送到 gzip 命令的输入,而不是先读取整个文件到内存。这样可以减少内存的使用,并提高处理速度。
      • 采用流式处理。对于大文件,流式处理比一次性读取整个文件更高效。在读取输入文件和处理子进程输出时都使用流的方式。
    • 并行处理:如果系统资源允许,可以考虑并行处理多个文件的压缩任务,以充分利用多核 CPU 的优势。
  3. 关键代码片段

const { exec } = require('child_process');
const fs = require('fs');
const path = require('path');

const inputFilePath = path.join(__dirname, 'largeFile.txt');
const outputFilePath = path.join(__dirname, 'largeFile.txt.gz');

// 创建写入流
const writeStream = fs.createWriteStream(outputFilePath);

// 使用管道将文件流直接输送到gzip命令
const child = exec('gzip', { maxBuffer: 1024 * 1024 * 10 });

// 监听子进程的stdout并写入输出文件
child.stdout.pipe(writeStream);

// 监听子进程的stderr
child.stderr.on('data', (data) => {
    console.error(`stderr: ${data}`);
});

// 监听子进程的exit事件
child.on('exit', (code) => {
    if (code === 0) {
        console.log('文件压缩成功');
    } else {
        console.error(`子进程以代码 ${code} 退出`);
    }
    // 清理资源
    writeStream.end();
});

// 使用管道将输入文件流输送到子进程的stdin
fs.createReadStream(inputFilePath).pipe(child.stdin);

// 关闭子进程的stdin
child.stdin.end();