nodejs 中worker 工作线程与集群有何不同？

封面图 • 2026-01-14 • nodejs

在 Node.js 中，**Worker 线程（Worker Threads）** 和 **Cluster 模块** 都是用来实现多线程或多进程的机制，但它们在设计目标、使用场景和实现方式上有显著的区别。以下是两者的详细对比：

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## 一、基本概念

### 1. **Worker Threads（工作线程）**

- 是 Node.js 提供的一个模块（`worker_threads`），用于创建多个 JavaScript 执行线程。
- 每个线程是独立的，拥有自己的 V8 引擎实例，可以执行 JavaScript 代码。
- 适合处理**CPU 密集型任务**（如图像处理、加密计算等）。
- 线程之间可以通过 `worker.postMessage()` 和 `worker.on('message')` 进行通信。

### 2. **Cluster 模块**

- 是 Node.js 原生支持的模块（`cluster`），用于创建多个 **子进程**，每个子进程运行一个完整的 Node.js 实例。
- 通常用于**负载均衡**和**高可用性**，适合处理 **I/O 密集型任务**（如 Web 服务器、API 请求等）。
- 主进程（master）负责管理子进程（workers），通过 `fork()` 创建新进程。
- 子进程之间不共享内存，需要通过 IPC（进程间通信）进行通信。

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## 二、核心区别

| 特性 | Worker Threads | Cluster 模块 |
|------|----------------|--------------|
| **线程/进程** | 多线程（共享内存） | 多进程（独立内存） |
| **共享内存** | 支持（通过 `SharedArrayBuffer`） | 不支持（需 IPC 通信） |
| **资源占用** | 更轻量（线程比进程更轻） | 更重（每个进程有完整 Node.js 实例） |
| **适用场景** | CPU 密集型任务（如计算、图像处理） | I/O 密集型任务（如 HTTP 服务、数据库查询） |
| **代码隔离** | 同一进程内，但隔离执行上下文 | 完全独立的进程 |
| **IPC 通信** | 可选（可直接用 `postMessage`） | 必须通过 IPC |
| **性能** | 更快（线程切换更快） | 较慢（进程间通信开销大） |
| **安全性** | 线程之间可能共享内存，需要注意同步 | 进程之间完全隔离，更安全 |

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## 三、使用示例

### 1. 使用 Worker Threads

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

parentPort.on('message', (msg) => {
  console.log(`Worker received: ${msg}`);
  parentPort.postMessage('Hello from worker');
});
```

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

const worker = new Worker('./worker.js');
worker.on('message', (msg) => {
  console.log(`Main received: ${msg}`);
});
worker.postMessage('Hello from main');
```

### 2. 使用 Cluster 模块

```js
// server.js
const cluster = require('cluster');
const http = require('http');
const numCPUs = require('os').cpus().length;

if (cluster.isMaster) {
  console.log(`Master process running with PID ${process.pid}`);

for (let i = 0; i < numCPUs.length; i++) {
    cluster.fork();
  }

cluster.on('exit', (worker, code, signal) => {
    console.log(`Worker ${worker.process.pid} died`);
    cluster.fork();
  });
} else {
  http.createServer((req, res) => {
    res.writeHead(200);
    res.end('Hello from worker');
  }).listen(3000);
}
```

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## 四、选择建议

| 场景 | 推荐方案 |
|------|----------|
| 需要处理 CPU 密集型任务（如计算、图像处理） | **Worker Threads** |
| 需要构建高并发、高可用的 Web 服务器 | **Cluster 模块** |
| 需要跨平台兼容性（Node.js 12+） | **Worker Threads**（更现代） |
| 需要简单易用、无需复杂配置 | **Cluster 模块**（较成熟） |

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## 五、总结

| 特性 | Worker Threads | Cluster 模块 |
|------|----------------|--------------|
| **类型** | 线程 | 进程 |
| **共享内存** | 支持 | 不支持 |
| **性能** | 更快 | 较慢 |
| **适用场景** | CPU 密集型 | I/O 密集型 |
| **代码隔离** | 相对隔离 | 完全隔离 |
| **开发难度** | 稍复杂（需注意线程同步） | 相对简单 |

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如果你需要提高性能并处理 CPU 密集型任务，推荐使用 **Worker Threads**；如果你需要构建高可用的 Web 服务或需要进程隔离，推荐使用 **Cluster 模块**。

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