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(xué)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(huì)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(shí)，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(tái)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(jī)制和自定義組件等能力。

• Engine

引擎層主要提供動(dòng)畫解析、DOM（Document Object Model）樹構(gòu)建、布局計(jì)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(tái)層進(jìn)行抽象，提供抽象接口，可以對接到系統(tǒng)平臺(tái)。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(gè)HarmonyOS JS應(yīng)用，都是通過JS UI框架進(jìn)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(gè)線程，并且在JS UI框架外還會(huì)存在一類后臺(tái)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(huì)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(tái)任務(wù)線程會(huì)與應(yīng)用開發(fā)代碼相關(guān)，后面著重分析這三個(gè)線程的作用和關(guān)系。

• UI線程：負(fù)責(zé)應(yīng)用界面的繪制刷新，與應(yīng)用的進(jìn)程號(hào)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(yùn)行在主線程，若在這些聲明周期回調(diào)上執(zhí)行耗時(shí)操作則會(huì)導(dǎo)致JS UI的繪制刷新卡住。

• JS線程：應(yīng)用的JS代碼會(huì)被JS引擎解析執(zhí)行，并運(yùn)行在JS線程上，目前我們工程中看到的所有的JS代碼都會(huì)執(zhí)行在這個(gè)進(jìn)程下唯一的JS線程上。

• 后臺(tái)任務(wù)線程：這是對JS UI框架外部的后臺(tái)線程的一個(gè)統(tǒng)稱，并不單指一個(gè)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(shí)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(gè)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(yàn)證JS線程與UI線程的關(guān)系，我們準(zhǔn)備了一個(gè)實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的Demo，主要代碼以及運(yùn)行過程的Log如下：

首先我們在IDE建立一個(gè)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(rèn)已經(jīng)有Log，無需額外添加。

我們需要在自動(dòng)創(chuàng)建的MainAbility.java中onStart/onTouchEvent回調(diào)函數(shù)增加HiLog打?。?/p>

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(gè)button以及會(huì)一直進(jìn)行動(dòng)畫的progress組件：

I'm a button

最后在index.js中增加按鈕點(diǎn)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(yùn)行起來，點(diǎn)擊一次按鈕，會(huì)發(fā)現(xiàn)progress組件動(dòng)畫并不會(huì)因?yàn)閛nButtonClick阻塞了1秒鐘而有任何暫停，我們一起來分析一下這個(gè)過程中的Log：

從輸出的Log中，時(shí)間點(diǎn)后面跟著的便是我們執(zhí)行日志的代碼行所在的進(jìn)程號(hào)與線程號(hào)，剛才我們增加的日志均在15870這個(gè)進(jìn)程下，這個(gè)進(jìn)程下又存在15870線程以及18938線程。其中15870與進(jìn)程號(hào)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(huì)在18938線程上打印出來，這個(gè)便是JS線程。

在應(yīng)用初始化時(shí)，首先進(jìn)入MainAbility.java的onStart生命周期回調(diào)，然后才進(jìn)入AceApplication、Page等JS代碼邏輯；應(yīng)用初始化完畢后，UI線程上便會(huì)持續(xù)刷新progress組件的動(dòng)畫，當(dāng)用戶點(diǎn)擊按鈕觸發(fā)onButtonClick阻塞1秒時(shí)，因?yàn)樽枞膬H僅是JS線程，所以UI線程上progress組件的動(dòng)畫刷新并不會(huì)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(jī)制完成的，而不是阻塞式的調(diào)用。

四、JS線程與后臺(tái)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(jī)制，該機(jī)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(bào)的機(jī)制，Java PA運(yùn)行在一個(gè)獨(dú)立的后臺(tái)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(gè)Demo來驗(yàn)證JS線程與Java PA線程的關(guān)系：

在上一個(gè)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(gè)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(jìn)行執(zhí)行，progress組件的動(dòng)畫同樣不會(huì)被打斷，得到的Log如下：

整個(gè)執(zhí)行過程可以描述如下圖：

我們觀察到本次運(yùn)行主進(jìn)程（UI線程）號(hào)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(gè)后臺(tái)任務(wù)線程（5837）。通過Log我們看到onRemoteRequst即使阻塞了后臺(tái)任務(wù)線程1s也不會(huì)影響JS線程的執(zhí)行以及主線程（UI線程）上動(dòng)畫的刷新，做到了JS線程與后臺(tái)任務(wù)線程上的任務(wù)并行處理。

五、JS的異步機(jī)制

上面從代碼實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(jī)制：

上圖中，JS線程中的函數(shù)調(diào)用會(huì)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(huì)在瀏覽器環(huán)境提供的另外一個(gè)外部線程執(zhí)行，執(zhí)行完成后會(huì)在任務(wù)隊(duì)列（callback queue）中加入對應(yīng)的回調(diào)事件（如onClick、onLoad、onDone）。當(dāng)棧中的代碼執(zhí)行完畢，即棧清空后，JS線程又會(huì)通過event loop取出任務(wù)隊(duì)列中的下一個(gè)任務(wù)進(jìn)行執(zhí)行，以此類推完成整個(gè)的程序執(zhí)行。更具體的機(jī)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(jī)制，并且提供了更多的機(jī)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(jī)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(xué)可以按照我們實(shí)驗(yàn)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(shí)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(fù)雜場景的問題嗎？

JS線程加上異步API能夠很好解決單個(gè)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(huì)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(jì)算密集型的任務(wù)，也無法在唯一的JS線程上進(jìn)行。

這時(shí)就需要一個(gè)真正的JS多線程處理機(jī)制了，雖然目前HarmonyOS 2還未支持，但未來HarmonyOS會(huì)考慮規(guī)劃出與HTML5類似提供支持WebWorker機(jī)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。

fqj