文章目录
- 前言
- 异步并发 (Promise和async/await)
- 多线程并发
- 并发能力选择
- 耗时任务并发执行场景
- 常见业务场景
- 常驻任务并发执行场景
- 常见业务场景
- 传统共享内存并发业务
- 长时任务并发执行场景
- 常见业务场景
- 并发任务管理
- 线程间通信
- 同语言线程间通信(ArkTS内)
- 线程间模块共享(单例模式)
- 实现方案介绍(方案二)
- 线程间不可变数据共享
- 实现方案介绍
- 生产者与消费者模式
前言
并发是指在同一时间内,存在多个任务同时执行的情况。对于多核设备,这些任务可能同时在不同CPU上并行执行。对于单核设备,多个并发任务不会在同一时刻并行执行,但是CPU会在某个任务休眠或进行I/O操作等状态下切换任务,调度执行其他任务,提升CPU的资源利用率。
异步并发 (Promise和async/await)
- Promise 的特点与用法:Promise 用于处理异步操作,有 pending、fulfilled、rejected 三种状态,通过构造函数传入 executor 函数创建 Promise 对象,executor 函数接收 resolve 和 reject 回调函数。可使用 then 和 catch 方法指定不同状态的回调函数。
- async/await 的优势:async/await 是 Promise 的语法糖,使异步代码更易读,async 函数返回 Promise 对象,内部可用 await 等待 Promise 解析,将异步操作以同步方式编写,还可结合 try/catch 捕获异常。
多线程并发
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ArkTS并发模型:ArkTS采用内存隔离的线程模型,不同线程之间通过消息通信,线程内无锁化运行。与传统共享内存并发模型相比,
异步I/O不阻塞ArkTS线程
,TaskPool及I/O线程池由系统管理,提升能效。 -
不支持在多线程中使用AppStorage。 -
TaskPool的使用:TaskPool可执行耗时任务,提供任务分发入口,支持将任务分发到不同优先级队列,自动管理工作线程并根据任务数量扩缩容。适用于相对独立的耗时任务、长时任务,但任务执行中有通信开销、不能阻塞过长、不能有上下文依赖等限制。
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Worker的使用:Worker可执行常驻任务,需开发者主动创建或关闭并维护其生命周期,同时运行的Worker子线程数量有限。适用于长耗时且并发量不大的常驻任务场景。
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实现特点对比:
- 内存模型与参数传递机制:TaskPool 和 Worker 都采用线程间隔离、内存不共享的方式,且参数传递都采用结构化克隆算法,支持 ArrayBuffer 转移和 SharedArrayBuffer 共享。,开发者自行管理数量及生命周期,不支持上述 TaskPool 的其他特性。
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适用场景对比:
- TaskPool 适用场景:大多数场景推荐使用,性能优于 Worker,适用于需要设置优先级、频繁取消任务、大量或调度点较分散任务等。
- Worker 适用场景:适用于运行时间超过 3 分钟的任务、有关联的一系列同步任务等特定场景。
场景编号 | 场景分类 | 场景名称 | 简述 |
1 | 并发能力选择 | 耗时任务并发执行 | 相对独立的耗时任务需要放到单独的子线程中执行,推荐TaskPool |
2 | 常驻任务并发执行 | 常驻的耗时任务需要放到单独的子线程中执行,推荐Worker | |
3 | 共享内存并发业务 | 开发常见的共享内存并发业务,推荐使用TaskPool和Worker的API进行开发 | |
4 | 长时任务并发执行 | 长时间运行的任务,不独占线程执行,推荐TaskPool长时任务 | |
5 | 并发任务管理 | 多任务关联执行(串行顺序依赖) | 有严格执行顺序的任务,不希望并发执行 |
6 | 多任务关联执行(树状依赖) | 待执行的任务存在依赖关系,等待被依赖执行完再调度 | |
7 | 多任务同步等待结果(任务组) | 多个关联的任务需要等待全部结果返回后再进行后续操作 | |
8 | 多任务优先级调度 | 不同任务设置不同的优先级 | |
9 | 任务延时调度 | 任务不希望立即执行,希望延时一定时间后调度 | |
10 | 线程间通信 | 同语言线程间通信(ArkTS内) | 介绍ArkTS线程间的通信机制 |
11 | 跨语言多线程通信(C++与ArkTS) | 介绍C++与ArkTS线程间的通信机制 | |
12 | 线程间模块共享(单例模式) | 介绍进程内单例场景的实现方式 | |
13 | 线程间不可变数据共享 | 介绍不可变数据共享场景的实现方式 | |
14 | 生产者与消费者模式 | 介绍生产者与消费者模式场景的实现方式 |
并发能力选择
耗时任务并发执行场景
典型的耗时任务有CPU密集型任务、I/O密集型任务以及同步任务。=>任务池(TaskPool)
对于独立的耗时任务,不建议采用Worker来实现。
import { taskpool } from '@kit.ArkTS';
@Concurrent
async function foo(a: number, b: number) {
return a + b;
}
taskpool.execute(foo, 1, 2).then((ret: Object) => { // 结果处理
console.log('Return:' + ret);
})
常见业务场景
常见业务场景 | 具体业务描述 |
---|---|
图片/视频编解码 | 将图片或视频进行编解码再展示 |
压缩/解压缩 | 对本地压缩包进行解压操作,或者本地文件的压缩操作 |
JSON解析 | 对JSON字符串的序列化和反序列化操作 |
模型运算 | 对数据进行模型运算分析等 |
网络下载 | 密集网络请求下载资源、图片、文件等 |
数据库操作 | 将聊天记录、页面布局信息、音乐列表信息等保存到数据库,或者应用二次启动时,读取数据库展示相关信息 |
常驻任务并发执行场景
常驻不是指可以在后台保活运行的任务,而是相比于短时任务,时间更长的任务,可能与主线程生命周期一致。
对于一些长耗时(大于3min)且并发量不大的常驻任务场景,使用Worker在后台线程中运行这些耗时逻辑,避免阻塞主线程而导致出现丢帧卡顿等影响用户体验性的问题 。
常驻任务不推荐作为任务分发给TaskPool。
常见业务场景
常见业务场景 | 具体业务描述 |
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游戏中台场景 | 启动子线程作为游戏业务的主逻辑线程,UI线程只负责渲染 |
产线硬件压测 | 需要阻塞调用硬件能力,做老化测试,阻塞式 |
传统共享内存并发业务
如果需要使用内存共享,当前可以通过Node-API到C++层进行共享,或者定义Sendable对象进行线程间数据共享。
长时任务并发执行场景
长时任务不同于阻塞任务,长周期运行,但是每次执行不会阻塞线程很久。因此不推荐将需要独占线程的任务封装成长时任务。任务池(TaskPool)
对于非常驻的长时任务,不建议采用Worker来实现。
长时任务指的是长时间不间断运行的独立任务,例如监听某个事件,发起执行后不会再接收发起方的输入,虽然也可以使用worker(推荐常驻后台任务才使用worker),但是更推荐使用TaskPool,TaskPool更方便,资源消耗更低。
常见业务场景
常见业务场景 | 具体业务描述 |
---|---|
定期传感器数据采集 | 周期性采集一些传感器信息(例如位置信息、速度传感器等),应用运行阶段常驻运行。 |
Socket端口信息监听 | 长时间监听Socket数据,不定时需要响应处理。 |
import { taskpool } from '@kit.ArkTS';
@Concurrent
async function foo() {
// 长监听等任务
taskpool.Task.sendData();
}
function executeTaskPool() {
let longTask: taskpool.LongTask = new taskpool.LongTask(foo);
longTask.onReceiveData((msg: Object) => {
// 监听回调
console.info(`onReceiveData, ${JSON.stringify(msg)}`);
});
taskpool.execute(longTask).then(() => {
console.info('execute');
});
}
executeTaskPool();
并发任务管理
多任务关联执行(串行顺序依赖)
多任务关联执行(树状依赖)
多任务同步等待结果(任务组)
多任务优先级调度
任务延时调度
线程间通信
同语言线程间通信(ArkTS内)
跨线程交互场景 | 通信方式 | 通信优先级 |
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宿主JS线程->TaskPool线程 | 参数传递后分发任务;过程中不支持正向通信 | 支持 |
TaskPool线程->宿主JS线程 | 结果返回;sendData触发宿主线程异步回调,底层为uv_async_send实现 | 不支持 |
宿主JS线程->Worker线程 | 采用postMessage&onmessage异步通信 | 不支持 |
Worker线程->宿主JS线程 | 异步方式:采用postMessage & onmessage异步通信 同步方式:支持Worker线程同步调用宿主线程注册的方法,并返回结果 | 不支持 |
任意JS线程<->任意JS线程 | 使用ohos.emitter实现双向异步通信 | 支持 |
线程间模块共享(单例模式)
实现方案介绍(方案二)
步骤一:采用ArkTS对象,定义Sendable类的单例,封装成共享模块(进程内共享),子线程进行初始化;
步骤二:初始化完成通知主线程,主线程导入使用该单例对象。
线程间不可变数据共享
实现方案介绍
通过冻结API,使共享对象变成只读对象。实现方案介绍:
步骤一:业务逻辑定义、生成需要的Sendable对象;
步骤二:发送到其他ArkTS线程前通过Object.Freeze API冻结该对象;
步骤三:通过taskpool或worker的消息通信机制将该对象共享到其他ArkTS线程。