详解Nodejs中的Process对象

在Nodejs中，process是一个全局对象，它提供了与当前进程和运行时环境交互的方法和属性。通过process对象，我们可以访问进程的信息、控制流程和进行进程间通信，这些都是服务端语言应该具备的能力。本文将全面介绍process对象的使用场景，从基础概念到高级应用，带有代码示例，让您深入了解它的功能与用途。

简单使用

首先，我们来看一些简单的process对象的基础用法。

获取命令行参数

通过process.argv属性可以获取命令行参数，其中argv[0]是Nodejs可执行文件的路径，argv[1]是当前执行的脚本文件路径，后续元素是传递给脚本的命令行参数。

js
// process.js
console.log(process.argv);

执行以下命令：

shell
node process.js arg1 arg2 arg3

输出结果：

结果分析：

shell
[
  'D:\\Nodejs\\node-v16.20.1-win-x86\\node.exe', // Nodejs可执行文件路径
  'D:\\代码\\code-test\\process.js',  // 当前执行的脚本路径
  'arg1', // 命令行参数
  'arg2',
  'arg3'
]

获取环境变量

通过process.env属性可以获取当前进程的环境变量，这在配置不同环境下的应用程序时非常有用。

写入环境变量的方式有很多很多，在前端通常在脚手架里通过cross-env来控制传入环境变量，今天我们写一个最容易演示的，直接在js文件里写入。

js
// env.js
process.env.NODE_ENV = 'production';
// process.js
require('./env');
console.log(process.env);
console.log(process.env.NODE_ENV);

执行以下命令：

shell
node process.js

输出结果：

在正式的项目里，咱们可以通过判断环境变量所处的环境，比如开发环境、测试环境、生产环境，来做不同的应对，比如对请求后端接口的前置路径的控制等。

退出进程

通过process.exit()方法可以使进程退出，接收一个可选的退出码参数。

js
// process.js
console.log("退出前");
process.exit(0);
console.log("退出后"); // 不会执行到这里

执行以下命令：

shell
node process.js

输出结果：

结果分析：

从结果上来看，在输出 "退出前" 之后，通过process提供的exit方法退出此进程，导致后续并没有输出 "退出后"。

信号处理

通过process.on('SIGINT', callback)方法可以捕获SIGINT信号（通常由Ctrl+C触发），从而实现对进程的优雅退出。

js
// process.js
process.on('SIGINT', () => {
    console.log("接收到SIGINT信号。正在退出...");
    process.exit(0);
});
console.log("正在等待SIGINT信号...");

setTimeout(() => {

}, 1000000);

因为要复现通过Ctrl + C实现捕获SIGINT信号的方式结束进程，所以我们需要让进程一直运行中，方式有很多，比如起一个web服务等方式，最简单粗暴的，肯定还是使用定时器，给一个很大的延迟秒数，促使此进程不会很快结束，让我们可以手动通过Ctrl + C捕获信号的形式来执行回调函数的内容。

执行以下命令：

shell
node process.js

输出结果：

通过实际操作，可以复现既定的效果，让我们在进程结束之前通过回调函数做很多需要做的事情

进程间通信

在Nodejs中，我们可以通过process对象实现进程间通信，这对于父子进程之间的协作或者多个进程之间的数据传递都很有用。Nodejs提供了child_process模块来实现与子进程的交互。

子进程的创建与通信

通过spawn()方法创建一个子进程，并通过stdin、stdout、stderr来进行通信。

js
// process.js
const { spawn } = require('child_process');

const command = process.platform === 'win32' ? 'cmd.exe' : 'ls';
const args = process.platform === 'win32' ? ['/c', 'dir', '/b'] : ['-l'];

const childProcess = spawn(command, args);

childProcess.stdout.on('data', (data) => {
  console.log(`子进程输出:\n${data}`);
});

childProcess.stderr.on('data', (data) => {
  console.error(`子进程异常:\n${data}`);
});

childProcess.on('close', (code) => {
  console.log(`子进程已退出，返回代码:${code}`);
});

在不同的操作系统和不同的系统位数中，相关处理可能不同，所以我们做了兼容。

执行以下命令：

shell
node process.js

输出结果：

在上述示例中，我们创建了一个子进程来执行一些输出目录信息的命令，并通过stdout和stderr事件捕获子进程的输出和错误信息。close事件在子进程退出时触发。

父进程与子进程之间的消息传递

除了通过标准输入输出进行通信外，父进程和子进程还可以通过消息传递的方式进行通信，Nodejs提供了fork()方法来创建具有IPC通信的子进程。

js
// process.js
const { fork } = require('child_process');

const childProcess = fork('./child.js');

childProcess.on('message', (message) => {
  console.log(`父进程收到消息: ${message}`);
});

childProcess.send('Hello，我是父进程！');

js
// child.js
process.on('message', (message) => {
    console.log(`子进程收到消息: ${message}`);
    process.send('你好，我是子进程！');
});

执行以下命令：

shell
node process.js

输出结果：

进程信号与事件

Nodejs中的process对象提供了许多事件和信号，用于监听和处理进程相关的状态和事件。

exit事件

exit事件在进程即将退出时触发，可以用来执行一些清理工作。

js
// process.js
process.on('exit', (code) => {
  console.log(`进程将退出，返回的代码是: ${code}`);
});

console.log("开始！");

执行以下命令：

shell
node process.js

输出结果：

uncaughtException事件

uncaughtException事件用于捕获未被捕获的异常，但注意它不能替代正常的异常处理，只应该用于记录异常并尽量优雅地退出进程。

js
// process.js
process.on('uncaughtException', (err) => {
    console.error(`未被捕获的异常: ${err.message}`);
    // 这里可以进行一些异常处理逻辑
});

console.log("开始！");

// 模拟未被捕获的异常
throw new Error("出了问题");
console.log("这里不会被输出");

执行以下命令：

shell
node process.js

输出结果：

warning事件

warning事件用于捕获一些废弃的API使用或其它可能导致问题的警告信息。

js
// process.js
process.on('warning', (warning) => {
    console.warn(`警告: ${warning.message}`);
});

// 模拟发出一个废弃API的警告
process.emitWarning("这是不推荐使用的API用法，不推荐使用警告");

执行以下命令：

shell
node process.js

输出结果：

beforeExit事件

beforeExit事件在进程即将退出之前触发，可以用于执行一些异步操作，但不能阻止进程的退出。

js
process.on('beforeExit', (code) => {
    console.log(`进程将退出，返回的代码是: ${code}`);
});

console.log("开始！");

// 模拟异步操作
setTimeout(() => {
    console.log("已执行异步操作");
}, 1000);

执行以下命令：

shell
node process.js

输出结果：

SIGINT信号

SIGINT之前已经介绍过一次了。SIGINT信号通常由Ctrl+C触发，用于请求进程终止。我们可以捕获该信号，并实现优雅地退出进程。

js
// process.js
process.on('SIGINT', () => {
    console.log("接收到SIGINT信号。正在退出...");
    process.exit(0);
});

console.log("等待SIGINT信号...");

setTimeout(() => {

}, 1000000);

执行以下命令：

shell
node process.js

输出结果：

SIGHUP、SIGTERM、SIGQUIT信号

除了SIGINT信号，还有一些其他信号可以用于控制进程的行为，例如SIGHUP、SIGTERM和SIGQUIT等。可以使用类似的方式捕获这些信号并实现相应的处理，这几个信号对于大部分人来说可能不常用，下面我简单叙述一下：

SIGHUP信号

SIGHUP（Hang Up）信号通常在以下情况下发送给进程：

当终端连接（例如SSH会话）关闭时，与该终端关联的所有进程会收到SIGHUP信号。
如果操作系统出现某些问题，导致终端会话意外终止，进程也可能收到SIGHUP信号。

默认情况下，对于大多数终端连接，SIGHUP会终止进程。但是，您可以在Nodejs中通过监听process对象的SIGHUP事件来处理这个信号，并在进程终止之前执行一些清理操作。

以下是一个简单的代码示例：

js
process.on('SIGHUP', () => {
  console.log('收到SIGHUP信号。正在执行清理...');
  // 执行清理操作，如关闭数据库连接、保存数据等
  process.exit(0); // 可以选择退出进程，或执行其他操作
});

SIGTERM信号

SIGTERM信号是由系统管理员或其他进程发送给进程，用于请求进程优雅地终止。SIGTERM通常用于正常关闭进程，允许进程完成正在进行的操作并进行清理，然后自行终止。

在Nodejs中，您可以通过监听process对象的SIGTERM事件来处理SIGTERM信号，并在进程终止之前执行清理操作。

以下是一个简单的代码示例：

js
process.on('SIGTERM', () => {
  console.log('收到SIGTERM信号。正在执行清理...');
  // 执行清理操作，如关闭数据库连接、保存数据等
  process.exit(0); // 可以选择退出进程，或执行其他操作
});

SIGQUIT信号

SIGQUIT信号也是由系统管理员或其他进程发送给进程，用于请求进程终止，但与SIGTERM不同的是，SIGQUIT会产生core dump文件，用于进程调试和故障排除。

在Nodejs中，可以通过监听process对象的SIGQUIT事件来处理SIGQUIT信号，并在进程终止之前执行一些清理操作。

以下是一个简单的代码示例：

js
process.on('SIGQUIT', () => {
  console.log('收到SIGQUIT信号。正在执行清理...');
  // 执行清理操作，如关闭数据库连接、保存数据等
  process.exit(0); // 可以选择退出进程，或执行其他操作
});

请注意，这些信号的处理方式可以根据应用程序的需求进行自定义。对于SIGTERM和SIGQUIT信号，您可以在收到信号后执行清理操作，并自行决定是否退出进程。对于SIGHUP信号，默认行为是终止进程，但您可以通过监听SIGHUP信号并处理它来更改这种行为。

进程资源与性能

process对象还提供了一些方法，用于获取当前进程的资源使用情况和性能指标。

获取内存使用情况

js
// process.js
const used = process.memoryUsage();

console.log(`Memory Usage:`);
console.log(`  - RSS: ${used.rss} bytes`);
console.log(`  - Heap Total: ${used.heapTotal} bytes`);
console.log(`  - Heap Used: ${used.heapUsed} bytes`);
console.log(`  - External: ${used.external} bytes`);

执行以下命令：

shell
node process.js

输出结果：

获取CPU使用情况

js
// process.js
const startTime = process.hrtime();

setTimeout(() => {
  const endTime = process.hrtime(startTime);
  console.log(`CPU Usage:`);
  console.log(`  - Execution time: ${endTime[0]}s ${endTime[1] / 1000000}ms`);
}, 1000);

执行以下命令：

shell
node process.js

输出结果：

设置进程标题与优先级

设置进程标题

js
// process.js

// 设置进程标题
process.title = "My Node.js App";

// 输出进程标题
console.log(process.title);

执行以下命令：

shell
node process.js

输出结果：

设置进程优先级

在Nodejs中，可以使用os模块来设置进程的优先级。具体来说，可以使用os.priority()方法来设置进程的调度优先级。

js
// process.js
const os = require('os');

// 设置进程的调度优先级为高
os.setPriority(os.constants.priority.PRIORITY_HIGH);

// 获取进程的调度优先级
const priority = os.getPriority();
console.log(`进程优先级: ${priority}`);

执行以下命令：

shell
node process.js

输出结果：

注意

在Nodejs中，os.getPriority()方法返回的数值表示进程的调度优先级。不同的操作系统可能有不同的标准来表示进程优先级，但通常情况下，较小的负数值表示较高的优先级。

在Windows系统中，优先级值的范围是 -15 到 15，其中 -15 表示最高优先级，15 表示最低优先级。因此，我在Nodejs中使用os.getPriority()方法返回值为 -14，那么在Windows系统中这个值表示的是接近最高优先级的状态。

需要注意的是，在不同的操作系统上，os.getPriority()方法返回的值可能会有所不同。例如，Linux操作系统上的优先级值范围可能是不同的，具体取决于操作系统的调度策略。

要实现跨平台的代码，最好避免硬编码特定操作系统的优先级值，而是根据需要使用更具有可移植性的方法和方式来设置进程优先级。如果你的应用程序需要使用特定优先级，请确保在不同操作系统上进行适当的测试和调整。

总结

process对象是Nodejs中非常重要的全局对象，提供了许多与进程和运行时环境交互的方法和属性。

在本文中，我们从基础的命令行参数获取和环境变量访问开始，逐步深入到进程间通信、信号处理、进程资源与性能等高级用法。

希望这篇博文能够帮助大家全面了解并灵活应用process对象在Nodejs应用程序开发中。