京東金融APP的鴻蒙之旅系列專題 鴻蒙新特性篇：Hello, 倉(cāng)頡 World

作者：京東科技 楊拓

一、倉(cāng)頡介紹

倉(cāng)頡是一種通用編程語(yǔ)言，適用于各種應(yīng)用開(kāi)發(fā)，兼顧開(kāi)發(fā)效率和運(yùn)行性能，其優(yōu)勢(shì)如下：

1、高效編程：語(yǔ)法簡(jiǎn)明高效，支持多種范式編程。如插值字符串、主構(gòu)造函數(shù)、Flow 表達(dá)式、match、if-let、while-let 和重導(dǎo)出等，減少冗余書(shū)寫(xiě)，提升開(kāi)發(fā)效率。

2、輕量運(yùn)行時(shí)庫(kù)：標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中除 core 包外（libcangjie-std-core < 1MB），其他包都可以按需鏈接加載。

3、輕量用戶線程：倉(cāng)頡使用用戶態(tài)線程模型，每個(gè)線程都是輕量級(jí)的執(zhí)行實(shí)體，擁有獨(dú)立的執(zhí)行上下文并且共享內(nèi)存。創(chuàng)建線程內(nèi)存開(kāi)銷僅 8KB，切換線程不進(jìn)入內(nèi)核態(tài)，線程棧支持動(dòng)態(tài)擴(kuò)縮容，耗時(shí)納秒級(jí)。

4、輕量對(duì)象：每對(duì)象僅額外消耗一個(gè)機(jī)器字長(zhǎng)記錄類型信息；不需要計(jì)數(shù)字段；GC 使用轉(zhuǎn)發(fā)表而非轉(zhuǎn)發(fā)指針。

5、類型安全：作為靜態(tài)強(qiáng)類型語(yǔ)言，倉(cāng)頡通過(guò)編譯時(shí)類型檢查識(shí)別錯(cuò)誤，降低運(yùn)行時(shí)風(fēng)險(xiǎn)，且具備強(qiáng)大的類型推斷能力，減少類型標(biāo)注工作。

二、快速環(huán)境配置

1、下載

在鴻蒙開(kāi)發(fā)者網(wǎng)站找到下載中心，可以看到DevEco倉(cāng)頡插件，下載到本地。

最新版下載鏈接如下：點(diǎn)擊此處下載最新版?

2、安裝

打開(kāi)DevEco Studio，進(jìn)入設(shè)置，在plugin標(biāo)簽下選擇從本地磁盤(pán)安裝插件，安裝后重啟IDE。

3、創(chuàng)建

操作與創(chuàng)建ArkTs工程一致。

三、特性介紹

1、Flow 表達(dá)式

Flow流表示對(duì)輸入進(jìn)行流式處理后得到輸出，在倉(cāng)頡中流操作符有兩種：表示數(shù)據(jù)流向的中綴操作符 |> 和表示函數(shù)組合的中綴操作符 ~> 。

1.1、|>

表示對(duì)輸入數(shù)據(jù)做一系列的處理，可以使用 |> 來(lái)簡(jiǎn)化。

語(yǔ)法形式就是e1 |> e2，其中 e2 是函數(shù)類型的表達(dá)式，e1 的類型是 e2 的參數(shù)類型的子類型.

示例1:
let gen: Array = []
gen |> forEach{a: Int64 => println("${a}")}

示例2:
func split(words: Array, separator: Rune): Array {
    words |> map { text =>
        text.split(String(separator), removeEmpty: true)
    } |> flatten |> collectArray
}

//示例3: 處理 Unicode 字符串
func split_unicode(text: String, sep: String) {
    let indices = ArrayList()
    text.runes() |> enumerate |> fold(false) { state, e =>
        let current = !sep.contains(e[1].toString())
        if (state != current) { indices.append(e[0]) }
        current
    } |> { valid: Bool => if (valid) { indices.append(text.size) } }

    let runes = text.toRuneArray()
    let result = ArrayList()
    for (i in 0..indices.size:2) {
        result.append(String(runes[indices[i]..indices[i + 1]]))
    }
    return result
}

1.2、~>

當(dāng)兩個(gè)單參函數(shù)進(jìn)行組合時(shí)可以使用~>。

//示例：
func f(x: Int64): Float64 {
    Float64(x)
}
func g(x: Float64): Float64 {
    x
}
//等價(jià)于{ x: Int64 => g(f(x)) }，會(huì)先對(duì)f求值，然后再對(duì)g求值，最后才會(huì)進(jìn)行函數(shù)的組合
var fg = f ~> g 

建議以上兩個(gè)流操作符不要用于帶默認(rèn)值的命名參數(shù)，因?yàn)榕渲昧四J(rèn)值的命名參數(shù)必須給出命名實(shí)參才能用

2、變長(zhǎng)參數(shù)

變長(zhǎng)參數(shù)是各個(gè)語(yǔ)言都有的一種功能，但是在倉(cāng)頡中當(dāng)形參最后一個(gè)非命名參數(shù)是 Array 類型時(shí)，就可以作為變長(zhǎng)參數(shù)使用，不需要特殊的語(yǔ)法形式

func sum(arr: Array) {
    var total = 0
    for (x in arr) {
        total += x
    }
    return total
}

main() {
    println(sum())
    println(sum(1, 2, 3))
}

3、擴(kuò)展

倉(cāng)頡擴(kuò)展提供了對(duì)類和接口進(jìn)行擴(kuò)展的操作，不需要使用繼承或者裝飾器模式，就可以給類添加額外的屬性和方法。這種場(chǎng)景的優(yōu)勢(shì)在于不需要破壞被擴(kuò)展類型的封裝性，就可以添加額外的功能。

可以添加的功能包括：

?添加成員函數(shù)

?添加操作符重載函數(shù)

?添加成員屬性

?實(shí)現(xiàn)接口

//示例1：為整型擴(kuò)展兩個(gè)屬性
extend Int64 {
    public prop r: Index {
        get() { Index.Row(this) }
    }
    public prop c: Index {
        get() { Index.Col(this) }
    }
}
//調(diào)用
2.r

//示例2：擴(kuò)展靜態(tài)方法
extend Expression {
    static func fromTokens(tokens: List): Result {
        match (expressionFunc(tokens).map {t => t[0]}) {
            case Some(e) => Ok(e)
            case None => Err("Invalid Expression!")
        }
    }
}
//調(diào)用
Expression.fromTokens

4、if-let和while-let

倉(cāng)頡中的條件控制和循環(huán)控制基本和ArkTs一致，除了將switch換為match外無(wú)區(qū)別，但是多了if-let和while-let兩個(gè)特性表達(dá)式。

4.1、if-let

if-let 表達(dá)式首先會(huì)對(duì)條件中 <- 右側(cè)的表達(dá)式進(jìn)行求值，如果此值能匹配 <- 左側(cè)的模式，則執(zhí)行 if 分支，否則執(zhí)行 else 分支。

main() {
    let result = Option.Some(2023)

    if (let Some(value) 

	

	倉(cāng)頡沒(méi)有null判空，所以提供了option（T）來(lái)判空，它里面的取值就是some（v）和none兩種情況None為空，表示沒(méi)有賦值。some表示有賦值

	4.2、while-let

	while-let 表達(dá)式同if-let一樣，也是先會(huì)對(duì)條件中 <- 右側(cè)的表達(dá)式進(jìn)行求值，如果此值能匹配 <- 左側(cè)的模式，則執(zhí)行循環(huán)體，然后重復(fù)執(zhí)行此過(guò)程。如果模式匹配失敗，則結(jié)束循環(huán)。

	
  public static func fromJson(r: JsonReader): FunctionCall {
    var temp_name: String = "";
    var temp_arguments: String = "";
    while (let Some(v) 
          r.startObject();
          while(r.peek() != EndObject) {
              let n = r.readName()
              match (n) {
                  case "name" => temp_name = r.readValue();
                  case "arguments" => temp_arguments = r.readValue();
                  case unkow => println("unkow key ${unkow}");
              }
          }
          r.endObject();
          break;
        case _ => throw Exception("can't deserialize for FunctionCall");
      }
    }
    return FunctionCall(temp_name, temp_arguments);
  }


	

	5、線程

	倉(cāng)頡中創(chuàng)建一個(gè)線程非常簡(jiǎn)單，只需要使用 spawn{} 即可開(kāi)啟一個(gè)新的線程，{}里面就是在新線程中執(zhí)行的代碼，并且可以使用Future獲取線程執(zhí)行結(jié)果。

	
import std.sync.*
import std.time.*

//開(kāi)啟一個(gè)線程
let future = spawn { task() }

//執(zhí)行內(nèi)容
func task(): Int64 {
    for (_ in 0..M) {
        .....
    }
    return n
}

//使用fut.get()可以等待線程執(zhí)行完成獲取線程執(zhí)行結(jié)果
future.get()


	

	5.1、同步-原子操作

	倉(cāng)頡同樣也提供了多種同步機(jī)制來(lái)確保數(shù)據(jù)的安全，例如原子操作、互斥鎖和條件變量等

	原子操作方面?zhèn)}頡提供整數(shù)類型、AtomicBool 類型和AtomicReference引用類型的原子操作來(lái)保證同步操作。

	
let num = AtomicInt64(0);
let list = ArrayList>();
func testAtomic() {
    for (i in 0..100) {
        let fut = spawn {
            sleep(Duration.millisecond)
            num.fetchAdd(1)
        }
        list.append(fut)
    }

    for (f in list) {
        f.get()
    }

    let result = num.load()
    AppLog.info("result = ${result}")//輸出100
}


	

	5.2、同步-可重入互斥鎖 ReentrantMutex

	可重入互斥鎖可以保證在任意時(shí)刻最多只有一個(gè)線程執(zhí)行區(qū)塊的代碼，當(dāng)一個(gè)線程嘗試獲取被其他線程持有的鎖會(huì)被阻塞，直到別的線程釋放鎖才可以執(zhí)行區(qū)塊代碼。使用ReentrantMutex需要注意以下兩點(diǎn)：

	1.在訪問(wèn)共享數(shù)據(jù)之前，必須嘗試獲取鎖。

	2.處理完共享數(shù)據(jù)后，必須進(jìn)行解鎖，以便其他線程可以獲得鎖。

	
import std.sync.*
import std.time.*
import std.collection.*

var num: Int64 = 0;
let list = ArrayList>();
let lock = ReentrantMutex()

func task() {
    sleep(Duration.millisecond)
    lock.lock()
    num++
    lock.unlock()
}

func testMutex() {
    let list = ArrayList>()

    for (i in 0..100) {
        let fut = spawn {task()}
        list.append(fut)
    }

    for (f in list) {
        f.get()
    }

    AppLog.info("result = ${num}") //輸出100
}


	

	在日常使用中需要手動(dòng)unlock相當(dāng)不方便，而且也有可能在異常情況下鎖無(wú)法釋放的問(wèn)題，為了解決這些問(wèn)題，倉(cāng)頡又提供一個(gè) synchronized 關(guān)鍵字，搭配 ReentrantMutex 一起使用。

	具體使用方式就是在 synchronized 上加一個(gè) ReentrantMutex 對(duì)象即可，然后將同步代碼寫(xiě)在synchronized{}中。一個(gè)線程在進(jìn)入 synchronized 修飾的代碼塊之前，會(huì)自動(dòng)獲取 ReentrantMutex 實(shí)例對(duì)應(yīng)的鎖，如果無(wú)法獲取鎖，則當(dāng)前線程被阻塞；而線程在退出 synchronized 修飾的代碼塊之前，會(huì)自動(dòng)釋放該 ReentrantMutex 實(shí)例的鎖。

	
import std.sync.*
import std.time.*
import std.collection.*

var num: Int64 = 0;
let list = ArrayList>();
let lock = ReentrantMutex()

func task() {
    sleep(Duration.millisecond)
    //        lock.lock()
    //跟上面的示例一樣，省去了加，釋放鎖的操作
    synchronized(lock) {
        num++
    }
    //        lock.unlock()
}

func testMutex() {
    let list = ArrayList>()

    for (i in 0..100) {
        let fut = spawn {task()}
        list.append(fut)
    }

    for (f in list) {
        f.get()
    }

    AppLog.info("result = ${num}") //輸出100
}


	

	四、和ArkTs互操作

	現(xiàn)在一般的場(chǎng)景是在已有ArkTs庫(kù)中使用倉(cāng)頡，所以可以將倉(cāng)頡代碼封裝為ArkTs庫(kù)，提供給外部使用。

	原理就是互操作宏解析被注解修飾的倉(cāng)頡代碼，會(huì)自動(dòng)生成ArkTs聲明文件和互操作層代碼。

	使用步驟：

	1.在cj文件中，針對(duì) class、interface 和函數(shù)，使用 @Interop[ArkTS] 進(jìn)行修飾，被修飾的對(duì)象是希望被 ArkTS 調(diào)用的。

	2.在 DevEco Studio 中的倉(cāng)頡文件或者 module 名稱右鍵選擇“Generate Cangjie-ArkTS Interop API”，會(huì)在 cangjie 目錄下生成 ark_interop_api 的聲明文件。

	3.ArkTS 側(cè)添加依賴并 import ark_interop_api 即可使用。

	倉(cāng)頡代碼：

	
import ohos.ark_interop.*
import ohos.ark_interop_macro.*

@Interop[ArkTS]
public func sub(a: Int64, b: Int64): Int64 {
    return a - b
}

@Interop[ArkTS]
public class CjDemo {
    public let name: String

    @Interop[ArkTS, Invisible]
    public var id: Float64 = 1.0

    public init(str: String) {
        name = str
    }

    public func add(a: Int64, b: Int64): Int64 {
        return a + b
    }

    public func foo(): Float64 {
        return 1.0
    }
}


	

	生成的代碼：

	
export declare class CjDemo {
    name: string
    add(a: number, b: number): number
    foo(): number
}

export declare interface CustomLib {
    sub(a: number, b: number): number
    CjDemo: {new (str: string): CjDemo}
}


	

	使用：

	
let cjLib : CustomLib = requireCJLib("libohos_app_cangjie_entry.so") as CustomLib
console.log("result" + cjLib.sub(2, 1))

let class1: CjDemo = new cjLib.CjDemo("arkts call")
console.log("result " + class1.add(5,1))


	

	五、后續(xù)規(guī)劃

	鴻蒙應(yīng)用開(kāi)發(fā)官方目前提供兩種編程語(yǔ)言供選擇：ArkTs和倉(cāng)頡。從當(dāng)前趨勢(shì)來(lái)看，這兩種語(yǔ)言是并行發(fā)展的，尚不存在某一方被替代的情況，因此對(duì)當(dāng)前的開(kāi)發(fā)工作沒(méi)有影響，倉(cāng)頡可以作為技術(shù)儲(chǔ)備加以學(xué)習(xí)和掌握。

	在開(kāi)發(fā)初期，我們?nèi)渴褂昧薃rkTs。然而在實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)了一些痛點(diǎn)：

	某些ArkTs的官方API存在性能問(wèn)題，使得我們?cè)谶M(jìn)行性能優(yōu)化時(shí)某些關(guān)鍵點(diǎn)較依賴系統(tǒng)發(fā)版。

	ArkTs提供了TaskPool和Worker兩種線程調(diào)用方式，但編寫(xiě)過(guò)程較為繁瑣，線程間的數(shù)據(jù)傳遞存在限制且有性能損耗。

	我們計(jì)劃利用倉(cāng)頡的優(yōu)勢(shì)來(lái)解決這些問(wèn)題，以打造更為健壯的鴻蒙版京東金融應(yīng)用。


	審核編輯 黃宇