Node.js 中的 Fiber（纤程）库详解

什么是 Fiber

Fiber 是一个用于实现协程的库。协程是一种用户级线程，可以在同一个进程内实现多个协程并发执行，从而实现更高效的 I/O 操作。在 Node.js 中，I/O 操作是异步的，使用回调函数等方式来进行异步调用。Fiber 可以让我们使用同步的方式来编写异步的代码，从而简化程序逻辑。

Fiber 功能由 Node.js 自带的 vm 模块提供，实现了协程的功能并提供了一些常用的 API。

如何使用 Fiber

在开始使用 Fiber 之前，我们需要先安装这个库。

$ npm install fiber

在代码中使用 Fiber 首先需要引入它：

const Fiber = require('fibers');

Fiber 中最主要的对象是 Fiber 类，它可以用来定义一个协程。一个协程应该包含一个执行单元，通常是一个函数。例如，下面的代码定义一个简单的协程：

const task = function() {
  // 任务代码
  console.log('task started');
  Fiber.yield();
  console.log('task resumed');
  Fiber.yield();
  console.log('task ended');
};

Fiber.yield() 方法可以将当前协程挂起，并将执行权切换给其他协程。我们可以在协程中多次使用该方法，从而模拟出协程的执行流程。

在应用中，我们可以使用 Fiber() 方法创建一个新的协程，并指定该协程的执行单元。

const fiber = Fiber(task);

Fiber() 方法返回的是一个 Fiber 对象，可以使用它的 run() 方法启动该协程。

fiber.run();

一旦协程被启动，它会执行该协程的任务代码，直到遇到 Fiber.yield() 方法。此时协程会被挂起，并将执行权切换给其他协程。

我们可以通过调用 Fiber.yield() 方法，从而让协程恢复执行。每次调用 Fiber.yield() 方法，都会将协程挂起，并将执行权切回到主协程中。

下面的代码演示了如何在主协程中创建两个子协程，并让它们交替执行：

const task1 = function() {
  console.log('task 1 started');
  Fiber.yield();
  console.log('task 1 resumed');
  Fiber.yield();
  console.log('task 1 ended');
};

const task2 = function() {
  console.log('task 2 started');
  Fiber.yield();
  console.log('task 2 resumed');
  Fiber.yield();
  console.log('task 2 ended');
};

const fiber1 = Fiber(task1);
const fiber2 = Fiber(task2);

fiber1.run();
fiber2.run();

fiber1.run();
fiber2.run();

fiber1.run();
fiber2.run();

运行上面的代码，可以看到子协程 1 和 2 交替执行的结果：

task 1 started
task 2 started
task 1 resumed
task 2 resumed
task 1 ended
task 2 ended

Fiber 的其他功能

除了 Fiber() 和 run() 方法外，Fiber 还提供了其他一些常用的 API，我们可以在协程中使用这些 API。

Fiber.current

可以使用 Fiber.current 属性获取当前正在执行的协程对象。

const task = function() {
  console.log('current fiber:', Fiber.current);
};

const fiber = Fiber(task);

fiber.run(); // current fiber: [object Object]

Fiber.yield()

Fiber.yield() 方法可以将当前协程挂起，并将执行权限切回到主协程。协程可以通过多次调用 Fiber.yield() 方法，达到交替执行的效果。

Fiber.prototype.reset()

将协程恢复到初始状态，以便多次执行。

const task = function() {
  console.log('task started');
  Fiber.yield();
  console.log('task resumed');
  Fiber.yield();
  console.log('task ended');
};

const fiber = Fiber(task);

fiber.run();
fiber.reset(); // 重置协程到初始状态
fiber.run();

Fiber.prototype.isAlive()

判断协程是否还存活。

const task = function() {
  console.log('task started');
  Fiber.yield();
  console.log('task resumed');
  Fiber.yield();
  console.log('task ended');
};

const fiber = Fiber(task);

console.log(fiber.isAlive()); // false（协程未运行）
fiber.run();
console.log(fiber.isAlive()); // true（协程正在运行）
fiber.run();
console.log(fiber.isAlive()); // true（协程正在运行）
fiber.run();
console.log(fiber.isAlive()); // false（协程已结束）

总结

Fiber 是一个方便灵活的协程库，可以使 Node.js 中的异步编程更加简单和高效。使用 Fiber，我们可以使用同步的方式来编写异步的代码，并能够非常方便地实现多个协程之间的交替执行。