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HarmonyOS JS應用開發需要關注哪些線程？官方解析來啦

作者：wuyawei
開發 前端 OpenHarmony
雖然使用JS語言目前無法直接創建新的Thread，但是HarmonyOS的JS UI框架提供了多線程的宿主環境，可以幫助應用開發豐富的業務邏輯。

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HarmonyOS 2提供了對兩種開發語言的支持：Java和JavaScript(下文簡稱JS)。從事過Android開發的同學對Java都很熟悉了，其多線程特性能夠讓多任務并行執行，充分利用硬件資源開發出高性能的應用。在HarmonyOS 2上，JS目前無法像Java一樣直接創建新的Thread，那么使用JS語言開發HarmonyOS應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建新的Thread，但是HarmonyOS的JS UI框架提供了多線程的宿主環境，可以幫助應用開發豐富的業務邏輯。在開發HarmonyOS 2應用時，開發者除了需要了解JS線程外，還需要關注哪些線程?這些線程之間的關系又是什么樣的?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：

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Application

應用層表示開發者使用JS UI框架開發的FA應用，這里的FA應用特指JS FA應用。

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(ModelViewViewModel)開發模式、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)樹構建、布局計算、渲染命令構建與繪制、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，可以對接到系統平臺。比如：事件對接、渲染管線對接和系統生命周期對接等。

二、JS UI框架的線程模型

每個HarmonyOS JS應用，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框架內部的專有線程，不會被應用直接操作到，應用不需要特別關注;UI線程、JS線程和后臺任務線程會與應用開發代碼相關，后面著重分析這三個線程的作用和關系。

UI線程： 負責應用界面的繪制刷新，與應用的進程號相同，又叫主線程。如果開發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生命周期回調便是運行在主線程，若在這些聲明周期回調上執行耗時操作則會導致JS UI的繪制刷新卡住。

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

后臺任務線程： 這是對JS UI框架外部的后臺線程的一個統稱，并不單指一個線程，也并不唯一。它包含了Java PA中onRemoteRequest()業務邏輯的執行線程、文件操作API、網絡訪問API內部實現等相關線程。

下面我們結合測試代碼的來看一下這3個應用開發需要關注的線程之間的關系。

三、JS線程與UI線程的關系

為了驗證JS線程與UI線程的關系，我們準備了一個實驗性質的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、按鈕響應回調方法里增加Log以觀察線程情況。剛創建的app.js中Application生命周期默認已經有Log，無需額外添加。

我們需要在自動創建的MainAbility.java中onStart/onTouchEvent回調函數增加HiLog打印：

  1. HiLog.info(LABEL_LOG, "MainAbility::onStart"); 
  2. 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：

  1. console.info('page.default onInit'); 

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

  1. <button id='button1' onclick="onButtonClick">I'm a button</button> 
  2. <progress type="circular"/> 

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

  1. function sleep(delay) { 
  2.         for (var t = Date.now(); Date.now() - t <= delay; ); 
  3. } 
  4. onButtonClick() { 
  5.         console.info('onButtonClick begin'); 
  6.         sleep(1000); 
  7.         console.info('onButtonClick end'); 
  8. } 

我們將應用運行起來，點擊一次按鈕，會發現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：

  1. 15:30:07.323 15870-15870/com.blancwu.test I 01100/MainAbility: MainAbility::onStart 
  2. 15:30:07.342 15870-18938/com.blancwu.test I 03B00/JSApp: app Log:  AceApplication onCreate 
  3. 15:30:07.352 15870-18938/com.blancwu.test I 03B00/JSApp: app Log:  page.default onInit 
  4. 15:30:31.006 15870-15870/com.blancwu.test I 01100/MainAbility: MainAbility::onTouchEvent 
  5. 15:30:31.041 15870-15870/com.blancwu.test I 01100/MainAbility: MainAbility::onTouchEvent 
  6. 15:30:31.104 15870-15870/com.blancwu.test I 01100/MainAbility: MainAbility::onTouchEvent 
  7. 15:30:31.106 15870-15870/com.blancwu.test I 01100/MainAbility: MainAbility::onTouchEvent 
  8. 15:30:31.112 15870-18938/com.blancwu.test I 03B00/JSApp: app Log:  onButtonClick begin 
  9. 15:30:32.113 15870-18938/com.blancwu.test I 03B00/JSApp: app Log:  onButtonClick end 

 從輸出的Log中，時間點后面跟著的便是我們執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。

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在應用初始化時，首先進入MainAbility.java的onStart生命周期回調，然后才進入AceApplication、Page等JS代碼邏輯;應用初始化完畢后，UI線程上便會持續刷新progress組件的動畫，當用戶點擊按鈕觸發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，還是在持續刷新。所以我們可以確定JS線程與UI線程的相互調用應該是通過某種消息機制完成的，而不是阻塞式的調用。

四、JS線程與后臺任務線程的關系

JS UI框架提供了JS FA(Feature Ability)調用Java PA(Particle Ability)的機制，該機制提供了一種通道來傳遞方法調用、處理數據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線程，可以支撐應用開發多線程的業務邏輯。我們同樣制作一個Demo來驗證JS線程與Java PA線程的關系：

在上一個Demo基礎上，我們修改onButtonClick的JS代碼，通過FeatureAbility.callAbility拉起并調用了名為一個類名為ServiceAbility的Java PA，并拿到返回結果：

  1. var action = {}; 
  2. action.bundleName = 'com.blancwu.test'; 
  3. action.abilityName = 'com.blancwu.test.ServiceAbility'; 
  4. action.messageCode = 1001; 
  5. action.abilityType = 0; 
  6. action.syncOption = 0; 
  7. console.info('FeatureAbility.callAbility begin' + JSON.stringify(action)); 
  8. FeatureAbility.callAbility(action).then(function (value) { 
  9.     console.info('FeatureAbility.callAbility async result ' + JSON.stringify(value)); 
  10. }) 
  11. 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系：

  1. @Override 
  2. public boolean onRemoteRequest(int code, MessageParcel data, MessageParcel reply, MessageOption option) throws RemoteException { 
  3.     HiLog.info(LABEL_LOG, "onRemoteRequest begin " + code); 
  4.     if (code == 1001) { 
  5.         try { 
  6.             Thread.sleep(1000); 
  7.         } catch (InterruptedException e) { 
  8.             e.printStackTrace(); 
  9.         } 
  10.         Map<String, Object> result = new HashMap<String, Object>(); 
  11.         result.put("result", 1); 
  12.         reply.writeString(ZSONObject.toZSONString(result)); 
  13.     } 
  14.     HiLog.info(LABEL_LOG, "onRemoteRequest end " + code); 
  15.     return super.onRemoteRequest(code, data, reply, option); 
  16. } 

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

  1. 06-25 13:31:48.090 4133-5887/com.blancwu.test I 03B00/JSApp: app Log:  FeatureAbility.callAbility begin{"bundleName":"com.blancwu.test","abilityName":"com.blancwu.test.ServiceAbility","messageCode":1001,"abilityType":0,"syncOption":0} 
  2. 06-25 13:31:48.094 4133-5887/com.blancwu.test I 03B00/JSApp: app Log:  FeatureAbility.callAbility end{"bundleName":"com.blancwu.test","abilityName":"com.blancwu.test.ServiceAbility","messageCode":1001,"abilityType":0,"syncOption":0} 
  3. 06-25 13:31:48.112 4133-4133/com.blancwu.test E 01100/ServiceAbility: [8187916a4418bed, 399b373, f521b3] ServiceAbility::onStart 
  4. 06-25 13:31:48.126 4133-5837/com.blancwu.test I 01100/ServiceAbility: [8187916a4418bed, 171378f, 385abb1] onRemoteRequest begin 1079135572 
  5. 06-25 13:31:48.126 4133-5837/com.blancwu.test I 01100/ServiceAbility: [8187916a4418bed, 171378f, 385abb1] onRemoteRequest end 1079135572 
  6. 06-25 13:31:48.126 4133-5837/com.blancwu.test I 00000/RemoteObject: [8187916a4418bed, 171378f, 385abb1] Java onRemoteRequest called 
  7. 06-25 13:31:48.143 4133-5837/com.blancwu.test I 01100/ServiceAbility: onRemoteRequest begin 1001 
  8. 06-25 13:31:49.145 4133-5837/com.blancwu.test I 01100/ServiceAbility: onRemoteRequest end 1001 
  9. 06-25 13:31:49.145 4133-5837/com.blancwu.test I 00000/RemoteObject: Java onRemoteRequest called 
  10. 06-25 13:31:49.151 4133-5887/com.blancwu.test I 03B00/JSApp: app Log:  FeatureAbility.callAbility async result "{\"result\":1}" 

 整個執行過程可以描述如下圖：

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

五、JS的異步機制

上面從代碼實驗角度觀察到了應用開發中JS線程與其他線程的關系，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的瀏覽器環境下的機制：

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上圖中，JS線程中的函數調用會存在于棧(stack)中，棧中的函數可以調用瀏覽器環境提供的WebAPIs，包含了DOM、ajax、timeout等API，這些API會在瀏覽器環境提供的另外一個外部線程執行，執行完成后會在任務隊列(callback queue)中加入對應的回調事件(如onClick、onLoad、onDone)。當棧中的代碼執行完畢，即棧清空后，JS線程又會通過event loop取出任務隊列中的下一個任務進行執行，以此類推完成整個的程序執行。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/eventloop.html

HarmonyOS的JS UI框架同樣遵循上述最基本的EventLoop調度機制，并且提供了更多的機制和API，讓業務邏輯可以在外部線程執行;包括上面提到的Java PA機制以及還未提及的支持異步回調的系統能力API。其中，支持異步回調的系統能力API包含文件系統操作和網絡操作等，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應用內實現多線程的最佳方式是通過混合編程調用Java PA方式，但無法支持純JS應用開發多線程業務，純JS應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循環發起了大量異步任務，也會降低執行效率，甚至阻塞其他異步任務的執行。并且如果要使用JS語言開發計算密集型的任務，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會考慮規劃出與HTML5類似提供支持WebWorker機制，支持開發出多線程的JS代碼，提供給應用開發者更多的發揮空間。

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https://harmonyos.51cto.com

 

責任編輯：jianghua 來源： 鴻蒙社區
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