OpenHarmony应用开发-线程间通讯与任务管理

素年锦时静待君丶

发布于 2023-4-10 17:30

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版本：v3.2 Beta5

线程模型

OpenHarmony应用中每个进程都会有一个主线程，主线程有如下职责：

负责管理其他线程
同应用多个UIAbility组件共用一个主线程
输入事件分发
UI绘制
应用代码回调（事件处理，生命周期）
接收Worker发送的消息

除主线程外，还有一类与主线程并行的独立线程Worker，主要用于执行耗时操作，但不可以直接操作UI。Worker线程在主线程中创建，与主线程相互独立。最多可以创建7个Worker：

OpenHarmony应用开发-线程间通讯与任务管理-鸿蒙开发者社区

基于OpenHarmony的线程模型，不同的业务功能运行在不同的线程上，业务功能的交互就需要线程间通信。线程间通信目前主要有Emitter和Worker两种方式，其中Emitter主要适用于线程间的事件同步， Worker主要用于新开一个线程执行耗时任务。

说明：
Stage模型只提供了主线程和Worker线程，Emitter主要用于主线程内或者主线程和Worker线程的事件同步。

使用Emitter进行线程间通信

Emitter主要提供线程间发送和处理事件的能力，包括对持续订阅事件或单次订阅事件的处理、取消订阅事件、发送事件到事件队列等。

Emitter的开发步骤如下：

订阅事件

import emitter from "@ohos.events.emitter";

// 定义一个eventId为1的事件
let event = {
    eventId: 1
};

// 收到eventId为1的事件后执行该回调
let callback = (eventData) => {
    console.info('event callback');
};

// 订阅eventId为1的事件
emitter.on(event, callback);

发送事件

import emitter from "@ohos.events.emitter";

// 定义一个eventId为1的事件，事件优先级为Low
let event = {
    eventId: 1,
    priority: emitter.EventPriority.LOW
};

let eventData = {
    data: {
        "content": "c",
        "id": 1,
        "isEmpty": false,
    }
};

// 发送eventId为1的事件，事件内容为eventData
emitter.emit(event, eventData);

使用Worker进行线程间通信

Worker是与主线程并行的独立线程。创建Worker的线程被称为宿主线程，Worker工作的线程被称为Worker线程。创建Worker时传入的脚本文件在Worker线程中执行，通常在Worker线程中处理耗时的操作，需要注意的是，Worker中不能直接更新Page。

Worker的开发步骤如下：

在工程的模块级build-profile.json5文件的buildOption属性中添加配置信息。

  "buildOption": {
    "sourceOption": {
      "workers": [
        "./src/main/ets/workers/worker.ts"
      ]
    }
  }

根据build-profile.json5中的配置创建对应的worker.ts文件。

import worker from '@ohos.worker';

let parent = worker.workerPort;

// 处理来自主线程的消息
parent.onmessage = function(message) {
    console.info("onmessage: " + message)
    // 发送消息到主线程
    parent.postMessage("message from worker thread.")
}

主线程中使用如下方式初始化和使用worker。

Stage模型：

import worker from '@ohos.worker';

let wk = new worker.ThreadWorker("entry/ets/workers/worker.ts");

// 发送消息到worker线程
wk.postMessage("message from main thread.")

// 处理来自worker线程的消息
wk.onmessage = function(message) {
    console.info("message from worker: " + message)

    // 根据业务按需停止worker线程
    wk.terminate()
}

FA模型：

import worker from '@ohos.worker';

let wk = new worker.ThreadWorker("../workers/worker.ts");

// 发送消息到worker线程
wk.postMessage("message from main thread.")

// 处理来自worker线程的消息
wk.onmessage = function(message) {
    console.info("message from worker: " + message)

    // 根据业务按需停止worker线程
    wk.terminate()
}

说明：
build-profile.json5中配置的worker.ts的相对路径都为./src/main/ets/workers/worker.ts时，在Stage模型下创建worker需要传入路径entry/ets/workers/worker.ts；在FA模型下创建worker需要传入路径../workers/worker.ts。
主线程与Worker线程间支持的数据类型参考序列化支持类型。

任务管理场景介绍

任务管理相关的基本概念如下：

AbilityRecord：系统服务侧管理一个UIAbility实例的最小单元，对应一个应用侧的UIAbility组件实例。
MissionRecord：任务管理的最小单元。一个MissionRecord中仅有一个AbilityRecord，即一个UIAbility组件实例对应一个单独的任务。
MissionList：一个从桌面开始启动的任务列表，记录了任务之间的启动关系，上一个任务由下一个任务启动，最底部的任务由桌面启动，这里称之为任务链。
MissionListManager：系统任务管理模块，内部维护了当前所有的任务链，与最近任务列表保持一致。图1任务管理示意图

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任务的管理由系统应用（如桌面应用）负责，三方应用无法管理任务。用户通过最近任务列表进行任务的相关交互。当创建任务后，用户可以对最近任务列表进行如下操作：

删除一个指定的任务。
加锁或解锁一个指定的任务（加锁后的任务在清理所有任务时不会被清理）。
清理最近任务列表中的所有任务。
将一个指定的任务切换到前台。

一个UIAbility实例对应一个单独的任务，因此应用调用startAbility()方法启动一个UIAbility时，就是创建了一个任务。

桌面应用调用missionManager的接口管理任务，需要申请ohos.permission.MANAGE_MISSIONS权限，配置方式请参阅访问控制授权申请指导。

利用missionManager进行任务管理（监听任务变化、获取任务信息、获取任务快照、清理任务、任务加锁/解锁等），示例代码如下：

import missionManager from '@ohos.app.ability.missionManager'

let listener = {
    // 任务创建
    onMissionCreated: function (mission) {
        console.info("--------onMissionCreated-------")
    },
    // 任务销毁
    onMissionDestroyed: function (mission) {
        console.info("--------onMissionDestroyed-------")
    },
    // 任务快照变化
    onMissionSnapshotChanged: function (mission) {
        console.info("--------onMissionSnapshotChanged-------")
    },
    // 任务被移动到前台
    onMissionMovedToFront: function (mission) {
        console.info("--------onMissionMovedToFront-------")
    },
    // 任务图标变化
    onMissionIconUpdated: function (mission, icon) {
        console.info("--------onMissionIconUpdated-------")
    },
    // 任务名称变化
    onMissionLabelUpdated: function (mission) {
        console.info("--------onMissionLabelUpdated-------")
    },
    // 任务实例被关闭
    onMissionClosed: function (mission) {
        console.info("--------onMissionClosed-------")
    }
};

// 1.注册任务变化通知
let listenerId = missionManager.on('mission', listener);

// 2.获取系统最近20个任务
missionManager.getMissionInfos("", 20, (error, missions) => {
    console.info("getMissionInfos is called, error.code = " + error.code);
    console.info("size = " + missions.length);
    console.info("missions = " + JSON.stringify(missions));
});

// 3.获取单个任务的详细信息()
let missionId = 11; // 11只是示例，实际是从系统中获取的任务id，下面类似
let mission = missionManager.getMissionInfo("", missionId).catch(function (err) {
    console.info(err);
});

// 4.获取任务快照
missionManager.getMissionSnapShot("", missionId, (error, snapshot) => {
    console.info("getMissionSnapShot is called, error.code = " + error.code);
    console.info("bundleName = " + snapshot.ability.bundleName);
})

// 5.获取低分辨任务快照
missionManager.getLowResolutionMissionSnapShot("", missionId, (error, snapshot) => {
    console.info("getLowResolutionMissionSnapShot is called, error.code = " + error.code);
    console.info("bundleName = " + snapshot.ability.bundleName);
})

// 6.加锁/解锁任务
missionManager.lockMission(missionId).then(() => {
    console.info("lockMission is called ");
});

missionManager.unlockMission(missionId).then(() => {
    console.info("unlockMission is called ");
});

// 7.把任务切到前台
missionManager.moveMissionToFront(missionId).then(() => {
    console.info("moveMissionToFront is called ");
});

// 8.删除单个任务
missionManager.clearMission(missionId).then(() => {
    console.info("clearMission is called ");
});

// 9.删除全部任务
missionManager.clearAllMissions().catch(function (err) {
    console.info(err);
});

// 10.解注册任务变化通知
missionManager.off('mission', listenerId, (error) => {
    console.info("unregisterMissionListener");
})

任务管理与启动模式

如前文所述，一个UIAbility实例对应一个任务。UIAbility实例个数与UIAbility配置的启动模式有关。在FA模型下，通过config.json配置文件中的“launchType”属性配置；在Stage模型下，通过module.json5配置文件中的“launchType”属性配置。

下面介绍了任务管理如何实现以下三种启动模式UIAbility组件的管理：

singleton：单实例模式，应用在运行时只存在一个该UIAbility实例。

图1 任务与singleton模式

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standard：多实例模式，每次调用startAbility()方法，都会在应用进程中创建一个该Ability的实例。

图2 任务与standard模式

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specified：指定实例模式，由AbilityStage的（onAcceptWant）决定是否创建新的实例。

图3 任务与specified模式

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每个UIAbility实例都对应了一个最近任务列表中看到的Mission（任务）。

每个UIAbility实例对应的Mission都保留有该UIAbility实例的快照（Snapshot），UIAbility实例销毁后，Mission信息（包括Ability信息和任务快照）依然会保留，直到用户删除该任务。

说明： specified模式只在Stage模型上支持，FA模型不支持。

页面栈及任务链

页面栈

单个UIAbility组件可以实现多个页面，并在多个页面之间跳转，这种UIAbility组件内部的页面跳转关系称为“页面栈”，由ArkUI框架统一管理，如下图中的UIAbility1的Page1->Page2->Page3和UIAbility2的PageA->PageB->PageC。

图1 页面栈示意图

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页面栈的形成（下面2/3/5/6步骤为页面跳转，由ArkUI管理）

点击桌面图标（startAbility）启动UIAbility1，UIAbility1的初始页面为Page1。
点击Page1页面按钮（Navigator）跳转到Page2页面。
点击Page2页面按钮（Navigator）跳转到Page3页面。
点击Page3页面按钮（startAbility）跳转到UIAbility2，UIAbility2的初始页面为PageA。
点击PageA页面按钮（Navigator）跳转到PageB页面。
点击PageB页面按钮（Navigator）跳转到PageC页面。

页面栈的返回（下面1/2/4/5步骤为页面跳转，由ArkUI管理）

在UIAbility2的PageC页面点击返回键回到UIAbility2的PageB页面。
在UIAbility2的PageB页面点击返回键回到UIAbility2的PageA页面。
在UIAbility2的PageA页面点击返回键跳转到UIAbility1的Page3页面。
在UIAbility1的Page3页面点击返回键回到UIAbility1的Page2页面。
在UIAbility1的Page2页面点击返回键回到UIAbility1的Page1页面。
在UIAbility1的Page1页面点击返回键回到桌面。

任务链

上文介绍了页面栈的返回，如果Ability2页面栈一层层通过返回键返回到最底层，再次点击返回键时，会返回到Ability1。因为在MissionList中记录了任务（Mission）之间的启动关系，即如果Ability1通过startAbility启动Ability2，则会形成一个MissionList任务链：Ability1->Ability2，当Ability2页面栈返回到首页时，再次点击返回键，会返回到Ability1的页面。

MissionList任务链记录了任务之间的拉起关系，但是这个任务链可能会断开，有以下几种情况会导致任务链的断开：