🚀 Hướng dẫn chi tiết về Worker Threads trong Node.js

Worker Threads trong Node.js là một cơ chế giúp thực hiện đa luồng (multi-threading), cho phép chạy các tác vụ nặng về CPU mà không ảnh hưởng đến hiệu suất của luồng chính (Event Loop).

💡 Tại sao cần Worker Threads?

• Node.js vốn là single-threaded, tức là chỉ có một luồng thực thi chính.
• Khi gặp tác vụ nặng về tính toán, luồng chính sẽ bị đóng băng, làm chậm cả ứng dụng.
• Worker Threads giúp chạy các tác vụ này trên luồng riêng, không ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể.

📌 Ứng dụng thực tế:
✅ Xử lý ảnh, video, âm thanh (Sharp, FFmpeg, Puppeteer)
✅ Mã hóa / Giải mã dữ liệu (AES, RSA, zlib)
✅ AI / Machine Learning (TensorFlow.js, OpenCV)
✅ Xử lý dữ liệu lớn, tính toán phức tạp

📌 Lợi ích:
✔ Tăng tốc xử lý bằng cách chạy nhiều Worker song song
✔ Không làm chậm Event Loop, giúp ứng dụng phản hồi nhanh hơn
✔ Dễ dàng mở rộng, phù hợp với ứng dụng có nhiều tác vụ CPU nặng

🔥 1. Worker Threads là gì?

Worker Threads trong Node.js là một cách để chạy mã JavaScript đa luồng (multi-threading).
Mặc dù Node.js sử dụng một luồng chính (single-threaded), nhưng nhờ worker_threads, bạn có thể chạy các tác vụ nặng trên các luồng riêng mà không làm ảnh hưởng đến hiệu suất của chương trình chính.

📌 Ứng dụng của Worker Threads:
✅ Xử lý ảnh, video, âm thanh (ví dụ: sharp, trim-image)
✅ Nén, mã hóa dữ liệu (ví dụ: zlib, crypto)
✅ Tính toán nặng như AI, Machine Learning, Blockchain
✅ Xử lý dữ liệu lớn (big data)

🔥 2. Cách tạo một Worker Thread cơ bản

📌 Ví dụ: Tạo một Worker thực hiện tính tổng từ 1 đến N

🔹 Bước 1: Tạo file chính main.js

const { Worker } = require('worker_threads');

function runWorker(n) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        const worker = new Worker('./worker.js', { workerData: { num: n } });

        worker.on('message', (result) => resolve(result)); // Nhận kết quả từ Worker
        worker.on('error', reject);
        worker.on('exit', (code) => {
            if (code !== 0) reject(new Error(`Worker exited with code ${code}`));
        });
    });
}

async function main() {
    const result = await runWorker(1000000);
    console.log(`✅ Tổng từ 1 đến 1000000 là: ${result}`);
}

main();

🔹 Bước 2: Tạo file Worker worker.js

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

function sum(n) {
    let total = 0;
    for (let i = 1; i <= n; i++) total += i;
    return total;
}

const result = sum(workerData.num);
parentPort.postMessage(result); // Gửi kết quả về `main.js`

👉 Chạy lệnh:

node main.js

📌 Kết quả:

✅ Tổng từ 1 đến 1000000 là: 500000500000

💡 Lợi ích:

• Chương trình chính không bị chậm, vì tính toán chạy trên luồng riêng.
• Dễ dàng mở rộng để xử lý nhiều tác vụ song song.

🔥 3. Chạy nhiều Worker đồng thời (Multi-Threading)

📌 Ví dụ: Tạo nhiều Worker để chạy cùng lúc

🔹 main.js (Chạy 3 Worker song song)

const { Worker } = require('worker_threads');

const workers = [];
const numbers = [100000, 500000, 1000000];

for (const num of numbers) {
    const worker = new Worker('./worker.js', { workerData: { num } });

    worker.on('message', (result) => console.log(`✅ Tổng từ 1 đến ${num} là: ${result}`));
    worker.on('error', (err) => console.error(err));
    worker.on('exit', () => console.log(`Worker cho ${num} đã hoàn thành.`));

    workers.push(worker);
}

📌 Kết quả:

✅ Tổng từ 1 đến 100000 là: 5000050000
✅ Tổng từ 1 đến 500000 là: 125000250000
✅ Tổng từ 1 đến 1000000 là: 500000500000
Worker cho 100000 đã hoàn thành.
Worker cho 500000 đã hoàn thành.
Worker cho 1000000 đã hoàn thành.

💡 Lợi ích:

• Tận dụng tối đa CPU bằng cách chạy nhiều Worker đồng thời.
• Tăng tốc đáng kể khi xử lý nhiều tác vụ nặng.

🔥 4. Quản lý Worker bằng hàng đợi (Queue)

📌 Vấn đề: Nếu tạo quá nhiều Worker cùng lúc, có thể gây quá tải hệ thống.
📌 Giải pháp: Sử dụng hàng đợi (Queue) để giới hạn số Worker hoạt động đồng thời.

🔹 main.js (Hàng đợi giới hạn 2 Worker cùng lúc)

const { Worker } = require('worker_threads');
const pLimit = require('p-limit');

const MAX_WORKERS = 2; // Giới hạn số Worker đồng thời
const numbers = [100000, 500000, 1000000, 1500000, 2000000];

const limit = pLimit(MAX_WORKERS);

async function runWorker(n) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        const worker = new Worker('./worker.js', { workerData: { num: n } });

        worker.on('message', resolve);
        worker.on('error', reject);
        worker.on('exit', () => console.log(`Worker cho ${n} đã hoàn thành.`));
    });
}

async function processNumbers() {
    const tasks = numbers.map(n => limit(() => runWorker(n)));
    const results = await Promise.all(tasks);
    console.log(`Tổng kết quả: ${results}`);
}

processNumbers();

📌 Kết quả:

• Luôn chỉ có tối đa 2 Worker chạy cùng lúc, giúp tiết kiệm tài nguyên hệ thống.
• Khi 1 Worker hoàn thành, ảnh tiếp theo sẽ được xử lý ngay lập tức.

🔥 5. Khi nào KHÔNG nên dùng Worker Threads?

❌ Không cần dùng Worker Threads nếu công việc:

• Là I/O-based (đọc ghi file, gọi API, database). Hãy dùng async/await hoặc streaming thay vì Worker Threads.
• Chỉ xử lý nhanh (dưới 100ms). Không cần tạo Worker vì tốn thêm chi phí khởi tạo.

✅ Nên dùng Worker Threads cho CPU-heavy tasks như:
✔ Xử lý ảnh (Sharp, Puppeteer)
✔ Mã hóa / Giải mã dữ liệu
✔ AI / Machine Learning
✔ Xử lý dữ liệu lớn

🎯 Tóm tắt

✔ Worker Threads giúp tăng tốc xử lý tác vụ nặng mà không làm chậm luồng chính.
✔ Dùng hàng đợi (Queue) để tránh quá tải hệ thống.
✔ Không cần Worker Threads cho các tác vụ I/O-based, hãy dùng async/await.

🚀 Giờ thì bạn có thể tối ưu ứng dụng Node.js bằng Worker Threads một cách chuyên nghiệp!