HarmonyOS JS應(yīng)用開發(fā)需要關(guān)注哪些線程？官方解析來啦~

作者：wuyawei，華為軟件開發(fā)工程師

HarmonyOS 2提供了對兩種開發(fā)語言的支持：Java和JavaScript(下文簡稱JS)。從事過Android開發(fā)的同學對Java都很熟悉了，其多線程特性能夠讓多任務(wù)并行執(zhí)行，充分利用硬件資源開發(fā)出高性能的應(yīng)用。在HarmonyOS 2上，JS目前無法像Java一樣直接創(chuàng)建新的Thread，那么使用JS語言開發(fā)HarmonyOS應(yīng)用是否會遇到硬件資源無法充分利用的情況呢？

雖然使用JS語言目前無法直接創(chuàng)建新的Thread，但是HarmonyOS的JS UI框架提供了多線程的宿主環(huán)境，可以幫助應(yīng)用開發(fā)豐富的業(yè)務(wù)邏輯。在開發(fā)HarmonyOS 2應(yīng)用時，開發(fā)者除了需要了解JS線程外，還需要關(guān)注哪些線程？這些線程之間的關(guān)系又是什么樣的？下面讓我們一起來研究一下。

一、HarmonyOS的JS UI框架

HarmonyOS的JS UI框架包括應(yīng)用層（Application）、前端框架層（Framework）、引擎層（Engine）和平臺適配層（Porting Layer），如下圖所示：

• Application

應(yīng)用層表示開發(fā)者使用JS UI框架開發(fā)的FA應(yīng)用，這里的FA應(yīng)用特指JS FA應(yīng)用。https://developer.harmonyos.com/cn/docs/documentation/doc-guides/ui-js-fa-developing-0000001063300612

• Framework

前端框架層主要完成前端頁面解析，以及提供MVVM（Model-View-ViewModel）開發(fā)模式、頁面路由機制和自定義組件等能力。

• Engine

引擎層主要提供動畫解析、DOM（Document Object Model）樹構(gòu)建、布局計算、渲染命令構(gòu)建與繪制、事件管理等能力。

• Porting Layer

適配層主要完成對平臺層進行抽象，提供抽象接口，可以對接到系統(tǒng)平臺。比如：事件對接、渲染管線對接和系統(tǒng)生命周期對接等。

二、JS UI框架的線程模型

每個HarmonyOS JS應(yīng)用，都是通過JS UI框架進行加載渲染的。HarmonyOS的JS UI框架包含了JS線程、UI線程、GPU線程、IO線程這4個線程，并且在JS UI框架外還會存在一類后臺任務(wù)線程。

其中GPU線程與IO線程主要是JS UI框架初始化與頁面加載渲染的過程需要的，為JS UI框架內(nèi)部的專有線程，不會被應(yīng)用直接操作到，應(yīng)用不需要特別關(guān)注；UI線程、JS線程和后臺任務(wù)線程會與應(yīng)用開發(fā)代碼相關(guān)，后面著重分析這三個線程的作用和關(guān)系。

• UI線程：負責應(yīng)用界面的繪制刷新，與應(yīng)用的進程號相同，又叫主線程。如果開發(fā)JS+JAVA的混合編程（https://developer.harmonyos.com/cn/docs/documentation/doc-references/js-apis-fa-calls-pa-mechanism-0000001050022401），需要特別注意的是JAVA PA（Particle Ability）的onStart/onConnect等Ability生命周期回調(diào)便是運行在主線程，若在這些聲明周期回調(diào)上執(zhí)行耗時操作則會導致JS UI的繪制刷新卡住。

• JS線程：應(yīng)用的JS代碼會被JS引擎解析執(zhí)行，并運行在JS線程上，目前我們工程中看到的所有的JS代碼都會執(zhí)行在這個進程下唯一的JS線程上。

• 后臺任務(wù)線程：這是對JS UI框架外部的后臺線程的一個統(tǒng)稱，并不單指一個線程，也并不唯一。它包含了Java PA中onRemoteRequest()業(yè)務(wù)邏輯的執(zhí)行線程、文件操作API、網(wǎng)絡(luò)訪問API內(nèi)部實現(xiàn)等相關(guān)線程。

下面我們結(jié)合測試代碼的來看一下這3個應(yīng)用開發(fā)需要關(guān)注的線程之間的關(guān)系。

三、JS線程與UI線程的關(guān)系

為了驗證JS線程與UI線程的關(guān)系，我們準備了一個實驗性質(zhì)的Demo，主要代碼以及運行過程的Log如下：

首先我們在IDE建立一個Empty Ability(JS)模板的HelloWorld工程，在生命周期、按鈕響應(yīng)回調(diào)方法里增加Log以觀察線程情況。剛創(chuàng)建的app.js中Application生命周期默認已經(jīng)有Log，無需額外添加。

我們需要在自動創(chuàng)建的MainAbility.java中onStart/onTouchEvent回調(diào)函數(shù)增加HiLog打印：

HiLog.info(LABEL_LOG, "MainAbility::onStart");

HiLog.info(LABEL_LOG, "MainAbility::onTouchEvent");

我們只需要在主界面index.js文件中onInit增加日志：

然后在index.hml中增加一個button以及會一直進行動畫的progress組件：

I'm a button

最后在index.js中增加按鈕點擊響應(yīng)事件以及Log，并且嘗試sleep阻塞js線程：

function sleep(delay) {

for (var t = Date.now(); Date.now() - t <= delay; );

}

onButtonClick() {

console.info('onButtonClick begin');

sleep(1000);

console.info('onButtonClick end');

}

我們將應(yīng)用運行起來，點擊一次按鈕，會發(fā)現(xiàn)progress組件動畫并不會因為onButtonClick阻塞了1秒鐘而有任何暫停，我們一起來分析一下這個過程中的Log：

從輸出的Log中，時間點后面跟著的便是我們執(zhí)行日志的代碼行所在的進程號與線程號，剛才我們增加的日志均在15870這個進程下，這個進程下又存在15870線程以及18938線程。其中15870與進程號相同，這便是我們說的UI線程；我們在.js文件中增加的日志全都會在18938線程上打印出來，這個便是JS線程。

在應(yīng)用初始化時，首先進入MainAbility.java的onStart生命周期回調(diào)，然后才進入AceApplication、Page等JS代碼邏輯；應(yīng)用初始化完畢后，UI線程上便會持續(xù)刷新progress組件的動畫，當用戶點擊按鈕觸發(fā)onButtonClick阻塞1秒時，因為阻塞的僅僅是JS線程，所以UI線程上progress組件的動畫刷新并不會有任何影響，還是在持續(xù)刷新。所以我們可以確定JS線程與UI線程的相互調(diào)用應(yīng)該是通過某種消息機制完成的，而不是阻塞式的調(diào)用。

四、JS線程與后臺任務(wù)線程的關(guān)系

JS UI框架提供了JS FA（Feature Ability）調(diào)用Java PA（Particle Ability）的機制，該機制提供了一種通道來傳遞方法調(diào)用、處理數(shù)據(jù)返回以及訂閱事件上報的機制，Java PA運行在一個獨立的后臺任務(wù)線程，可以支撐應(yīng)用開發(fā)多線程的業(yè)務(wù)邏輯。我們同樣制作一個Demo來驗證JS線程與Java PA線程的關(guān)系：

在上一個Demo基礎(chǔ)上，我們修改onButtonClick的JS代碼，通過FeatureAbility.callAbility拉起并調(diào)用了名為一個類名為ServiceAbility的Java PA，并拿到返回結(jié)果：

var action = {};

action.bundleName = 'com.blancwu.test';

action.abilityName = 'com.blancwu.test.ServiceAbility';

action.messageCode = 1001;

action.abilityType = 0;

action.syncOption = 0;

console.info('FeatureAbility.callAbility begin' + JSON.stringify(action));

FeatureAbility.callAbility(action).then(function (value) {

console.info('FeatureAbility.callAbility async result ' + JSON.stringify(value));

})

console.info('FeatureAbility.callAbility end' + JSON.stringify(action));

在ServiceAbility的onRemoteRequest中增加Log輸出，并sleep 1秒種，以便觀察線程情況與之間關(guān)系：

@Override

public boolean onRemoteRequest(int code, MessageParcel data, MessageParcel reply, MessageOption option) throws RemoteException {

HiLog.info(LABEL_LOG, "onRemoteRequest begin " + code);

if (code == 1001) {

try {

Thread.sleep(1000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

Map result = new HashMap();,>,>

result.put("result", 1);

reply.writeString(ZSONObject.toZSONString(result));

}

HiLog.info(LABEL_LOG, "onRemoteRequest end " + code);

return super.onRemoteRequest(code, data, reply, option);

}

以上代碼完成后，我們進行執(zhí)行，progress組件的動畫同樣不會被打斷，得到的Log如下：

整個執(zhí)行過程可以描述如下圖：

我們觀察到本次運行主進程（UI線程）號為4133，JS代碼執(zhí)行在JS線程（5887），Java PA響應(yīng)onRemoteRequest執(zhí)行在另一個后臺任務(wù)線程（5837）。通過Log我們看到onRemoteRequst即使阻塞了后臺任務(wù)線程1s也不會影響JS線程的執(zhí)行以及主線程（UI線程）上動畫的刷新，做到了JS線程與后臺任務(wù)線程上的任務(wù)并行處理。

五、JS的異步機制

上面從代碼實驗角度觀察到了應(yīng)用開發(fā)中JS線程與其他線程的關(guān)系，那么JS線程是怎么與其他線程進行異步通信的呢？我們先來看一下傳統(tǒng)的瀏覽器環(huán)境下的機制：

上圖中，JS線程中的函數(shù)調(diào)用會存在于棧（stack）中，棧中的函數(shù)可以調(diào)用瀏覽器環(huán)境提供的WebAPIs，包含了DOM、ajax、timeout等API，這些API會在瀏覽器環(huán)境提供的另外一個外部線程執(zhí)行，執(zhí)行完成后會在任務(wù)隊列（callback queue）中加入對應(yīng)的回調(diào)事件（如onClick、onLoad、onDone）。當棧中的代碼執(zhí)行完畢，即棧清空后，JS線程又會通過event loop取出任務(wù)隊列中的下一個任務(wù)進行執(zhí)行，以此類推完成整個的程序執(zhí)行。更具體的機制可以去看阮一峰老師介紹JS EventLoop的文章。

●JS EventLoop的介紹

http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/10/event-loop.html

HarmonyOS的JS UI框架同樣遵循上述最基本的EventLoop調(diào)度機制，并且提供了更多的機制和API，讓業(yè)務(wù)邏輯可以在外部線程執(zhí)行；包括上面提到的Java PA機制以及還未提及的支持異步回調(diào)的系統(tǒng)能力API。其中，支持異步回調(diào)的系統(tǒng)能力API包含文件系統(tǒng)操作和網(wǎng)絡(luò)操作等，感興趣的同學可以按照我們實驗Demo類似的方法去嘗試一下。

● 文件系統(tǒng)操作API參考

https://developer.harmonyos.com/cn/docs/documentation/doc-references/js-apis-file-storage-0000000000629445

六、未來展望

目前HarmonyOS的JS應(yīng)用內(nèi)實現(xiàn)多線程的最佳方式是通過混合編程調(diào)用Java PA方式，但無法支持純JS應(yīng)用開發(fā)多線程業(yè)務(wù)，純JS應(yīng)用目前僅可使用框架提供的異步API了，那么這些異步API能解決各種復雜場景的問題嗎？

JS線程加上異步API能夠很好解決單個I/O阻塞的問題，但是如果遇到大量的I/O事件，比如批刪除大量文件，通過for循環(huán)發(fā)起了大量異步任務(wù)，也會降低執(zhí)行效率，甚至阻塞其他異步任務(wù)的執(zhí)行。并且如果要使用JS語言開發(fā)計算密集型的任務(wù)，也無法在唯一的JS線程上進行。

這時就需要一個真正的JS多線程處理機制了，雖然目前HarmonyOS 2還未支持，但未來HarmonyOS會考慮規(guī)劃出與HTML5類似提供支持WebWorker機制，支持開發(fā)出多線程的JS代碼，提供給應(yīng)用開發(fā)者更多的發(fā)揮空間。

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