面试题：JavaScript在Node中如何优化操作文件时的资源管理和并发控制

方案设计思路

资源管理：Node.js 提供了 fs 模块进行文件操作。为了避免文件描述符数量限制等资源问题，可以使用连接池的思想。维护一个文件描述符的池，当需要进行文件操作时从池中获取文件描述符，操作完成后归还到池中。
并发控制：可以使用 async/await 结合 Promise 来控制并发操作的数量。通过设置一个最大并发数，当并发操作达到最大数时，新的操作进入等待队列，直到有操作完成腾出空间。
顺序依赖：对于有顺序依赖的文件操作，可以将这些操作按顺序放入一个数组中，然后使用 async/await 依次执行这些操作。

代码示例

const fs = require('fs');
const path = require('path');
const { promisify } = require('util');

// 模拟文件操作任务数组
const fileTasks = [
  { filePath: path.join(__dirname, 'file1.txt'), operation: 'write', data: 'content1' },
  { filePath: path.join(__dirname, 'file2.txt'), operation:'read' },
  { filePath: path.join(__dirname, 'file3.txt'), operation: 'write', data: 'content3' }
];

// 最大并发数
const maxConcurrent = 3;
// 文件描述符池
const fileDescriptorPool = [];
// 初始化文件描述符池（假设最多支持10个文件描述符）
for (let i = 0; i < 10; i++) {
  fileDescriptorPool.push(i);
}

// 获取文件描述符
function getFileDescriptor() {
  return fileDescriptorPool.pop();
}

// 归还文件描述符
function releaseFileDescriptor(fd) {
  fileDescriptorPool.push(fd);
}

// 封装文件操作
const readFileAsync = promisify(fs.readFile);
const writeFileAsync = promisify(fs.writeFile);

async function fileOperation(task) {
  const fd = getFileDescriptor();
  try {
    if (task.operation ==='read') {
      const data = await readFileAsync(task.filePath, 'utf8');
      console.log(`Read from ${task.filePath}: ${data}`);
    } else if (task.operation === 'write') {
      await writeFileAsync(task.filePath, task.data);
      console.log(`Write to ${task.filePath}: ${task.data}`);
    }
  } finally {
    releaseFileDescriptor(fd);
  }
}

async function executeTasks() {
  let currentConcurrent = 0;
  const taskQueue = [];

  for (const task of fileTasks) {
    if (currentConcurrent < maxConcurrent) {
      currentConcurrent++;
      taskQueue.push(fileOperation(task).then(() => {
        currentConcurrent--;
      }));
    } else {
      // 等待有任务完成，腾出空间
      await Promise.race(taskQueue);
      currentConcurrent++;
      taskQueue.push(fileOperation(task).then(() => {
        currentConcurrent--;
      }));
    }
  }

  // 等待所有任务完成
  await Promise.all(taskQueue);
}

executeTasks();

上述代码通过以下方式实现了资源管理和并发控制：

资源管理：通过维护 fileDescriptorPool 来模拟文件描述符池，在文件操作前后获取和归还文件描述符。
并发控制：设置 maxConcurrent 为最大并发数，使用 currentConcurrent 记录当前并发数，通过 Promise.race 和 Promise.all 控制任务的并发执行。
顺序依赖：通过将文件操作任务按顺序放入 fileTasks 数组，然后依次执行这些任务，从而满足顺序依赖。

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面试题：JavaScript在Node中如何优化操作文件时的资源管理和并发控制

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