多进程打包：用 worker_threads 改写 thread-loader（1）

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一、前情回顾

上一篇小作文是 thread-loader 源码部分的最后一篇，现在回顾一下 thread-loader 的整个工作流程：

thread-loader 的 pitch 方法拦截它后面的所有 loader；
创建 WorkerPool 实例 workerPool，它是个进程池子，用以调度进程；调度工作依赖使用 neo-async/queue.js 创建的 poolQueue 队列；
poolQueue.push(data, callback)；
poolQueue.push 后会执行 poolQueue 的 worker 函数 —— distributeJob 创建子进程；
distributeJob 创建子进程，通过自定义管道通信，利用 readPipe 接收子进程消息，利用 writePipe 向子进程发送消息，通信的数据载体是 JSON 格式字符串；
子进程接收来自父进程发送过来的消息运行 loader，碍于进程间通信限制，子进程自己构造了一个 loaderContext 对象，当用到父进程 loaderContext 中的方法时，构造的 loaderContext 对象会通过进程间通信委托父进程实现；
当子进程完成 runLoaders 工作后，在回调中利用管道向父进程发送结果；
父进程收到消息后，找到本次运行 loader 时对应的回调函数，在回调函数中把这些结果 —— 各种类型的依赖，添加到构建中；

我们之所以要这么细致的阅读这个 loader 的源码，是因为我的任务除了在框架层面接入 thread-loader 之外还需要尝试用多线程改写 thread-loader。

经过源码部分可知：

thread-loader 虽然叫 thread loader，但实现确实名不副实的 child_process 即子进程；
系统开一个子进程的开销比新开一个线程（worker_threads）大的多；

基于上述内容，我们准备用多线程实现一个多线程打包。这个任务最终效果如何，没有人知道，总之是个探索性的任务！

给年轻人一个忠告：不建议认领这种尝试性的 KPI 工作，很可能最后没有产出，只有个行不通的结论！

二、worker_threads —— 工作线程

既然准备用要用多线程，先来认识一下我们后半场的主角 worker_threads

2.1 进程 vs 线程

进程进程是操作系统进行资源分配最小单位，同一时间内，同时执行的进程不会超过 CPU 的核心数（这个就是大家电脑上的4核、6核、12核）。可以粗陋的理解一个程序运行运行就是一个进程，每个进程都拥有单独的硬件资源，之所以这么设计，是为了满足切换程序时可以快速的回到刚刚的状态。

比如你的电脑上聊天（微X）同时看视频（爱P艺），这就是两个程序，是两个进程。

线程

线程隶属于某个进程，线程是程序执行过程的最小单元，他们共享进程的硬件资源。一个程序内包含多种任务，还是拿视频播放为例，视频播放时有图像、有音频两种任务，为了保证音画同步，就需要他俩同时开工。否则，当要拖动进度条时就会出现音画不同步的诡异场景。

主要区别：

线程和进程的最主要区别：进程间天然隔离，他们的分配到的硬件资源是隔离的，而线程间是贡献它所属进程的资源；

2.2 Node.js 中的 worker_threads 模块

worker_threads 模块用于创建并执行 JavaScript 的线程，用法：

const worker = require('worker_threads');

2.2.1 举个例子

wt.js

const {
  Worker,
  isMainThread,
  parentPort,
  workerData
} = require('worker_threads');

if (isMainThread) {
  module.exports = function parseJSAsync (script) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
      console.log(__filename);
      const worker = new Worker(__filename, {
        workerData: script
      });

      worker.on('message', resolve);
      worker.on('error', reject);
      worker.on('exit', code => {
        if (code !== 0) {
          reject(new Error('worker stopped with exit code ' + code))
        }
      });
    })
  }
} else {
  const { parse } = require('./sub');
  const script = workerData;
  parentPort.postMessage(parse(script))
}

./sub.js

console.log('hahahhahahahah');

exports.parse = (s) => {
  console.log('sub parse')
  console.log(s);
  return 'sub - parse'
}

2.2.2 worker_threads 的一些属性作用

Worker, 主线程用于创建 worker 线程的对象类型，包含 MessagePort 操作以及一些特有的子线程元数据（ meta data）
isMainThread, false 标识当前代码作为子线程运行，true 则表示主线程
parentPort, 在 worker 线程里表示父进程的 MessagePort 类型的对象，在主线里为 null，这个 parentPort 是用于父子通信的；
workerData, 在 worker 线程里是父进程创建 worker 线程实例时初始化的数据，在主线程中为 undefined；
threadId, 当前 worker 线程的线程 ID，在父进程里是 0；
MessageChannel, 包含一对儿能够互相跨线程通信的 MessagePort 类型的对象，可用于创建自定义的通信频道，用于线程间通信；
MessagePort, 用于线程间通信的句柄，继承自 EventEmitter 类，有 close 等事件；

三、改写 thread-loader 需要 worker_threads 哪些能力？

在改写之前我们首先要斟酌哪些能力是必须具备的，这些就是需要前期调研的工作，如果这些必要能力都具备在开工，否则容易干到一半儿才发现有致命缺陷导致这条路走不通，这就是磨刀不费砍柴工！关于对 woker_threads 的要求能力如下：

3.1 创建子线程执行 js 模块

对应 thread-loader 中调用 child_process.spawn 启用新的进程运行 js 模块，这就要求 worker_threads 也必须可以创建线程并且无限制能力的执行 js 模块；

通过上面的例子可以发现，new worker_threads.Worker() 对应了这一能力！

const { Worker } = require('worker_threads');
new Worker('dist/worker.js');

3.2 通信

这方面的要求主要来自两方面：

对应 thread-loader 运行于子进程的 loader 在执行结束之后需要把 loader 的结果给到主进程，以便继续 webpack 的打包工作流；
运行在子进程的 loader 并没有获取原来的 loaderContext 的能力，子进程有些工作需要委托给主进程完成，待完成后再将结果发送给子进程；

thread-loader 使用 child_process 时的解决方案为自定义管道完成 IPC（进程间通信），stdio 的第四个、第五个 'pipe' 便是文件描述符为 3、4 的自定义管道，一个用于发送，一个用于读取，如下：

improt child_process from 'child_process';

const worker = child_process.spawn('node', 'dist/worker.js', {
  stdio: ['pipe', 'pipe', 'pipe', 'pipe', 'pipe']
});

// 自定义管道
cosnt [,,, readPipe, writePipe] = worker.stdio;

这期间并不需要子线程与子线程间通信，只需要子线程与主线程进行通信，worker_threads 对应的解决方案为：worker.postMessage & parentPort.postMessage；

在子线程中访问 parentPort，通过他把内容发送给主线程。在主线程中通过 worker.postMessage 即可把内容发送给子线程；

四、总结

本篇小作文开始上手鼓捣 thread-loader，准备把由 child_process 实现的 thread-loader 变成 worker_threads 的 thread-loader，这才是名副其实的多线程（multi-threads），主要盘点了以下内容：

回顾 thread-loader 的工作原理；
简单介绍进程、线程区别和联系；
简单了解 worker_threads 模块的能力；
分析了 worker_threads 在 js 模块执行和通信方面满足 thread-loader 的要求；

从下一篇开始，我们手把手的改写这代码，来吧加入我们！