面试题：Node.js异步编程在高并发场景下的性能优化及资源管理

性能优化方法

任务调度
- 使用队列控制并发数：通过创建任务队列，限制同一时间执行的异步任务数量。例如，使用 async - queue 库，在处理大量文件读取或网络请求时，设定一个合理的并发数（如10个网络请求同时进行），避免因过多任务同时执行耗尽系统资源。代码示例：

const Queue = require('async - queue');
const queue = new Queue((task, callback) => {
    // 执行任务，如文件读取或网络请求
    fs.readFile(task.filePath, 'utf8', (err, data) => {
        if (err) {
            callback(err);
        } else {
            callback(null, data);
        }
    });
}, 10);
// 添加任务到队列
const tasks = [{ filePath: 'file1.txt' }, { filePath: 'file2.txt' }];
tasks.forEach(task => queue.push(task));

- **优先级调度**：对于不同类型的任务分配不同优先级。例如，重要的网络请求或关键业务逻辑相关的文件读取任务优先级较高。可以自定义一个优先级队列，按照优先级顺序执行任务。

2. 资源管理 - 连接池：在网络请求场景下，使用连接池管理网络连接。例如，对于数据库连接，可以使用 mysql2 库的连接池功能。这样可以避免频繁创建和销毁连接带来的开销。示例代码：

const mysql = require('mysql2');
const pool = mysql.createPool({
    host: 'localhost',
    user: 'root',
    database: 'test',
    connectionLimit: 10
});
pool.query('SELECT * FROM users', (err, results) => {
    if (err) {
        console.error(err);
    } else {
        console.log(results);
    }
});

- **文件描述符管理**：在进行大量文件读取时，合理管理文件描述符。避免同时打开过多文件，导致系统资源耗尽。可以在读取完文件后及时关闭文件描述符。例如：

const fs = require('fs');
const fd = fs.openSync('test.txt', 'r');
try {
    const data = fs.readFileSync(fd, 'utf8');
    console.log(data);
} finally {
    fs.closeSync(fd);
}

内存优化
- 及时释放内存：在异步任务完成后，及时释放不再使用的变量和对象所占用的内存。例如，在处理完一个大文件的读取后，将存储文件内容的变量设置为 null，让垃圾回收机制回收内存。

let bigFileData;
fs.readFile('bigFile.txt', 'utf8', (err, data) => {
    if (!err) {
        bigFileData = data;
        // 处理数据
        bigFileData = null; // 处理完后释放内存
    }
});

- **流处理**：对于大文件读取，使用流（Stream）的方式处理。流可以逐块读取文件，而不是一次性将整个文件读入内存。例如：

const fs = require('fs');
const readableStream = fs.createReadStream('bigFile.txt', 'utf8');
readableStream.on('data', (chunk) => {
    // 处理每一块数据
    console.log(chunk.length);
});
readableStream.on('end', () => {
    console.log('读取完毕');
});

可能遇到的坑及解决方案

回调地狱
- 坑：在多层嵌套的异步回调中，代码变得难以阅读和维护，例如：

fs.readFile('file1.txt', 'utf8', (err1, data1) => {
    if (err1) {
        return console.error(err1);
    }
    fs.readFile('file2.txt', 'utf8', (err2, data2) => {
        if (err2) {
            return console.error(err2);
        }
        // 继续嵌套...
    });
});

- **解决方案**：使用Promise、async/await 来处理异步操作。Promise 可以将回调式的异步操作转换为链式调用，提高代码可读性。例如：

const fs = require('fs').promises;
fs.readFile('file1.txt', 'utf8')
  .then(data1 => fs.readFile('file2.txt', 'utf8'))
  .then(data2 => {
        // 处理 data2
    })
  .catch(err => console.error(err));

使用 `async/await` 语法糖，代码更接近同步写法：

const fs = require('fs').promises;
async function readFiles() {
    try {
        const data1 = await fs.readFile('file1.txt', 'utf8');
        const data2 = await fs.readFile('file2.txt', 'utf8');
        // 处理 data2
    } catch (err) {
        console.error(err);
    }
}
readFiles();

内存泄漏
- 坑：如果在异步任务中没有及时释放不再使用的资源，会导致内存泄漏。例如，在事件监听中没有移除监听器，使得回调函数一直持有对某些对象的引用，无法被垃圾回收。

const emitter = new events.EventEmitter();
function listener() {
    // 一些操作
}
emitter.on('event', listener);
// 后续没有移除监听器

- **解决方案**：在不需要监听事件时，及时移除监听器。例如：

const emitter = new events.EventEmitter();
function listener() {
    // 一些操作
}
emitter.on('event', listener);
// 移除监听器
emitter.off('event', listener);

资源竞争
- 坑：多个异步任务同时访问和修改共享资源时，可能导致数据不一致。例如，多个异步任务同时写入同一个文件，可能造成文件内容损坏。
- 解决方案：使用锁机制来控制对共享资源的访问。例如，在文件写入场景下，可以使用 fs.writeFileSync 结合文件锁（如 fs.flock）来确保同一时间只有一个任务能写入文件。示例代码（简化示意）：

const fs = require('fs');
const fd = fs.openSync('sharedFile.txt', 'w');
try {
    fs.flockSync(fd, fs.constants.LOCK_EX);
    fs.writeFileSync(fd, 'data to write');
} finally {
    fs.flockSync(fd, fs.constants.LOCK_UN);
    fs.closeSync(fd);
}

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可能遇到的坑及解决方案