Що таке worker threads у Node.js?

Потоки Робітників у Node.js

Потоки Робітників (впроваджені в Node.js 10, стабільні в 12) дозволяють виконувати JavaScript у паралельних потоках в межах одного процесу. На відміну від модуля Cluster (який створює окремі процеси), потоки робітників ділять пам'ять і призначені для обчислювальних задач.

Коли Використовувати Потоки Робітників

Сценарій використання	Рекомендовано
Операції вводу/виводу (файл, мережа)	❌ Цикл подій справляється з цим добре
Важкі обчислення (МЛ, хешування, парсинг)	✅ Потоки Робітників
Паралельні HTTP сервери	❌ Використовуйте Cluster
Обробка зображень/відео	✅ Потоки Робітників
Блокуючі синхронні бібліотеки	✅ Потоки Робітників

Основний Приклад

// worker.js
const { workerData, parentPort } = require('worker_threads');

function heavyComputation(n) {
  let result = 0;
  for (let i = 0; i < n; i++) result += Math.sqrt(i);
  return result;
}

const result = heavyComputation(workerData.n);
parentPort.postMessage(result); // відправити результат назад

// main.js
const { Worker } = require('worker_threads');

function runWorker(workerData) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const worker = new Worker('./worker.js', { workerData });
    worker.on('message', resolve);
    worker.on('error', reject);
    worker.on('exit', (code) => {
      if (code !== 0) reject(new Error(`Потік робітника завершився з кодом ${code}`));
    });
  });
}

// Основний потік НЕ заблокований!
runWorker({ n: 1e9 }).then(result => {
  console.log('Результат:', result);
});

console.log('Основний потік продовжує виконання...');

Спільна Пам'ять з SharedArrayBuffer

// main.js
const { Worker } = require('worker_threads');

const sharedBuffer = new SharedArrayBuffer(4); // 4 байти
const sharedArray = new Int32Array(sharedBuffer);
sharedArray[0] = 0;

const worker = new Worker(`
  const { workerData } = require('worker_threads');
  const shared = new Int32Array(workerData.sharedBuffer);
  shared[0] = 42; // запис у спільну пам'ять
`, {
  eval: true,
  workerData: { sharedBuffer }
});

worker.on('exit', () => {
  console.log('Спільне значення:', sharedArray[0]); // 42
});

Шаблон Пулу Потоків Робітників

Для виробничого використання створіть пул для повторного використання робітників:

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

class WorkerPool {
  constructor(workerFile, size = os.cpus().length) {
    this.workers = Array.from({ length: size }, () => ({
      worker: new Worker(workerFile),
      busy: false
    }));
    this.queue = [];
  }

  run(data) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
      const free = this.workers.find(w => !w.busy);
      if (free) {
        this._execute(free, data, resolve, reject);
      } else {
        this.queue.push({ data, resolve, reject });
      }
    });
  }

  _execute(entry, data, resolve, reject) {
    entry.busy = true;
    entry.worker.postMessage(data);
    entry.worker.once('message', result => {
      entry.busy = false;
      resolve(result);
      if (this.queue.length > 0) {
        const next = this.queue.shift();
        this._execute(entry, next.data, next.resolve, next.reject);
      }
    });
    entry.worker.once('error', reject);
  }
}

Потоки Робітників vs Cluster

	Потоки Робітників	Cluster
Процес	Один і той же процес	Окремі процеси
Пам'ять	Можуть ділити (SharedArrayBuffer)	Окрема пам'ять
Комунікація	Швидка (MessagePort)	Повільніша (IPC)
Найкраще для	Обчислень ЦП	Масштабування мережі
Ізоляція	Нижча	Вища (аварія процесу)

Резюме

Потоки Робітників вирішують найбільше обмеження Node.js: обчислювальні задачі, які блокують цикл подій. Використовуйте їх для важких обчислень — але для більшості задач, пов'язаних з вводу/виводу, цикл подій справляється з паралелізмом ідеально без потоків.

Коротка відповідь

Для співбесіди

Premium

Коротка відповідь допоможе вам впевнено відповідати на цю тему під час співбесіди.

Дочитали статтю?

Практика завдань

Що таке worker threads у Node.js?

#Потоки Робітників у Node.js

#Коли Використовувати Потоки Робітників

#Основний Приклад

#Спільна Пам'ять з SharedArrayBuffer

#Шаблон Пулу Потоків Робітників

#Потоки Робітників vs Cluster

#Резюме