ArkTS多线程的HarmonyOS 鸿蒙Next多线程系列（一）：ArkTS多线能力入门

• ArkTS多线程的多线程系列（二）：基于Sendable共享对象实现跨线程通信及UI状态刷新
• ArkTS多线性的多线程系列(三)：基于单例实现跨线程缓存
• ArkTS多线程的多线程系列（四）：基于生产者-消费者实现多线程协同
• ArkTS多线程的多线程系列（五）：通过子线程实现全局弹窗

HarmonyOS应用的UI操作必须在主线程执行（如修改UI控件，更新视图这些操作必须在UI线程中进行），如果主线程出现阻塞，那么UI界面就会出现明显的卡顿。因此为了解决此类问题，我们需要将一些耗时的操作例如加载网络数据、查询本地文件、数据等放到子线程中，以提升应用的响应速度和性能。

多线程能力介绍

进程与线程

在单线程中执行的代码都是串行的，即按顺序执行，直到执行完成后，程序才会退出。当程序需要执行多个任务时，每个任务必须等待前一个任务执行完成后才能继续执行，这使得程序的性能非常低下。多线程技术通过使用多个线程来充分利用CPU资源，同时执行多个任务，从而提高程序执行的效率。每个线程都是相互独立的，并能够单独执行、暂停、继续和停止。进程（Process）：是操作系统进行资源分配的最小单元。线程（Thread）：是操作系统进行运算调度的最小单元，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。

多线程的使用场景

多线程的应用场景包括但不限于以下场景：

1. CPU密集型：数据处理、图像处理。当需要大量的数据处理时，可以使用多线程，以提高处理效率

2. I/O密集型：文件读写、网络请求。当需要发起大量的I/O请求时，可以使用多线程，以避免卡主线

3. 后台任务：自动化作业处理，比如需要定期完成特定任务。

ArkTS的多线程解决方案

在HarmonyOS的ArkTS侧为多线程提供了两种方式：TaskPool和Worker，应用可以结合自身业务诉求，选择对应的实现方案。

TaskPool简介

任务池（TaskPool）作用是为应用程序提供一个多线程的运行环境，降低整体资源的消耗、提高系统的整体性能，且开发者无需关心线程实例的生命周期。TaskPool提供了多种不同的任务能力：

TaskPool注意事项

• 实现任务的函数需要使用装饰器@Concurrent标注，且仅支持在.ets文件中使用。

• 由于不同线程中上下文对象是不同的，因此TaskPool工作线程只能使用线程安全的库，例如UI相关的非线程安全库不能使用，具体请见多线程安全注意事项。

• 序列化传输的数据量大小限制为16MB。

推荐使用场景

TaskPool的工作线程会绑定系统的调度优先级，并且支持负载均衡（自动扩缩容）

• 需要设置优先级的任务。

• 大量或者调度点较分散的任务。

• 需要频繁取消的任务。

TaskPool线程池扩容策略

总体算法TaskPool需要的工作线程数由任务平均执行时间和当前任务数共同决定。任务池会根据过往的执行数据计算出一个预期线程数，但是各个任务的执行时间并不能准确衡量TaskPool当前的负载，因此需要通过任务数来反映。

扩容机制TaskWorker线程创建有一定耗时。为了优化启动阶段的性能和加快任务执行，TaskPool默认创建和预留了一个线程。结合JS的async/await机制和TaskPool的线程复用特性，当任务较少时，一个线程能够正常处理所有任务，此时并不一定会触发扩容机制。当首次执行且任务执行耗时较长的时候，上述算法的平均执行时间并不能立刻得出，因此有新的任务时，将会额外新建两个线程，避免线程池拥塞。当任务执行完成后，仍会采用上述算法。

正常流程下，每当开发者向任务池中抛任务时，都会触发一次扩容检测。扩容检测首先会判断当前的空闲线程数是否大于任务数，若大于，则说明线程池存在空闲线程，不需要扩容即可执行完新的任务。否则通过算法判断需要的线程数进而创建线程到指定数目。

缩容机制当任务耗时且较多时，TaskPool将会新建多个TaskWorker线程。但在空闲时仍保留这么多线程将会导致资源浪费和内存无法下降。因此TaskPool使用了定时器，定时检测TaskPool的负载，负载计算方式仍然采用上述算法。但是考虑到频繁创建和销毁带来的开销，缩容并不会立刻缩到计算出的数目，而是整体沿用了急涨缓停的思想，即立刻扩容到指定数目，但在缩容阶段采用阶梯式下降的方式。空闲时每个检测阶段会尝试释放2个线程(当前策略)。由于涉及到资源释放，需要确保不会因为错误的释放带来野指针等crash行为，缩容阶段仍会去检测当前空闲线程是否可以释放。仅有满足条件的线程才能够被释放。

Worker简介

Worker主要作用是为应用程序提供一个多线程的运行环境，可满足应用程序在执行过程中与主线程分离，在后台线程中运行一个脚本操作耗时操作，极大避免类似于计算密集型或高延迟的任务阻塞主线程的运行。

Worker注意事项

• Worker的创建和销毁耗费性能，建议开发者合理管理已创建的Worker并重复使用。

• Worker存在数量限制，支持最多同时存在64个Worker。当Worker数量或者内存超出限制时，会抛出相应错误。

推荐的使用场景

• 常驻后台的线程任务

TaskPool与Worker对比

本节将从实现特点和适用场景两个方面来进行TaskPool与Worker的比较。更详细内容可以参考指南TaskPool和Worker的对比

多线程开发常见场景&解决方案

创建&停止线程

TaskPool线程的创建&停止

通过taskpool.Task或者taskpool.LongTask构建TaskPool线程池任务，构造方法如let task: taskpool.Task = new taskpool.Task(taskName, taskFun, args);。

• taskName为任务名称，此任务名无法在子线程中获取，如果子线程需要使用任务名，则需要将任务名作为参数传递给子线程。

• taskFun为要执行的逻辑函数，该函数必须使用@Concurrent装饰器装饰。

• args为任务执行函数的入参。默认值为undefined。

import taskpool from ‘@ohos.taskpool’;

@Concurrent
function add(num1: number, num2: number): number {
return num1 + num2;
}
async function ConcurrentFunc(): Promise<void> {
try {
let task: taskpool.Task = new taskpool.Task(add, 1, 2);
console.info("taskpool res is: " + await taskpool.execute(task));
} catch (e) {
console.error("taskpool execute error is: " + e);
}
}
@Entry
@Component
struct Index {
build() {
Row() {
Column() {
Text(‘Do Something in Taskpool’)
.onClick(() => {
ConcurrentFunc();
})
}
}
}
}<button style="position: absolute; padding: 4px 8px 0px; cursor: pointer; top: 8px; right: 8px; font-size: 14px;">复制</button>

TaskPool任务销毁：对于长时任务（LongTask），除了通过启动外，开发者还需要在任务完成后调用terminateTask方法终止此任务，系统不会主动回收此任务。

let longTask: taskpool.LongTask = new taskpool.LongTask(longTask, 1000); // 1000: sleep time

taskpool.execute(longTask).then((res: Object)=>{
taskpool.terminateTask(longTask);
});<button style="position: absolute; padding: 4px 8px 0px; cursor: pointer; top: 8px; right: 8px; font-size: 14px;">复制</button>

Worker线程的创建&停止

通过new worker.ThreadWorker(‘entry/ets/workers/MyWorker.ets’)的方式加载Worker。HAP中的Worker加载，路径规则为：{moduleName}/ets/{relativePath}。

import worker from ‘@ohos.worker’;

const workerThreadHAP: worker.ThreadWorker = new worker.ThreadWorker(‘entry/ets/workers/worker.ets’);<button style="position: absolute; padding: 4px 8px 0px; cursor: pointer; top: 8px; right: 8px; font-size: 14px;">复制</button>

HSP中的Worker加载，路径规则为：{moduleName}/ets/{relativePath}。

import worker from ‘@ohos.worker’;

const workerThreadHSP: worker.ThreadWorker = new worker.ThreadWorker(‘hsp/ets/workers/worker.ets’);<button style="position: absolute; padding: 4px 8px 0px; cursor: pointer; top: 8px; right: 8px; font-size: 14px;">复制</button>

HAR中的Worker加载，路径规则为：@{moduleName}/ets/{relativePath}。

import worker from ‘@ohos.worker’;

const workerThreadHAR: worker.ThreadWorker = new worker.ThreadWorker(’@har/ets/workers/worker.ets’);<button style="position: absolute; padding: 4px 8px 0px; cursor: pointer; top: 8px; right: 8px; font-size: 14px;">复制</button>

Worker线程销毁

Worker的生命周期需要开发者自行进行管理，也就是说创建出Worker线程后，开发者需要管理Worker线程实例，因此当不需要再使用该线程后，需要显示调用Worker的terminate()方法，将Worker线程实例销毁掉。

const workerInstance = new worker.ThreadWorker(“entry/ets/workers/worker.ets”);

workerInstance.terminate();<button style="position: absolute; padding: 4px 8px 0px; cursor: pointer; top: 8px; right: 8px; font-size: 14px;">复制</button>

线程间通信数据类型说明

此处只做简单说明，具体规格参考相关文档

Sendable类型共享数据类型

Sendable协议定义了ArkTS的可共享对象体系及其规格约束。符合Sendable协议的数据（以下简称 Sendable 数据）可以在ArkTS并发实例间传递。默认情况下，Sendable数据在ArkTS并发实例（主线程、TaskPool、Worker）间通过引用传递。同时，ArkTS也支持Sendable数据在ArkTS并发实例间的拷贝传。

Sendable对象可以支持的属性类型：

1. 属性限制：包含基础类型（boolean, number，string，bigint，null，undefined）、其他共享对象、枚举、@arkts.collections下的容器。

2. 方法限制：可以传递共享对象中的方法。

当前Sendable对象使用限制较多，如：

1. Sendable class不能使用除了@Sendable的其他装饰器

2. 不能使用字面量初始化Sendable类型

3. 非Sendable类型不可以as成Sendable类型

更多的规则可参考Sendable使用规则

Sendable对象的使用：

• taskpool中使用Sendable对象构建Task时传递参数是，通过args参数将Sendable对象的引用传递给子线程new taskpool.Task(taskName, taskFun, args)。

• worker中使用Sendable对象通过workerPort.postMessageWithSharedSendable()方法，将Sendable对象的引用传递给子线程。

普通数据类型

普通对象传输采用标准的结构化克隆算法（Structured Clone）进行序列化，此算法可以通过递归的方式拷贝传输对象，相较于其他序列化的算法，支持的对象类型更加丰富。

序列化支持的类型包括：除Symbol之外的基础类型、Date、String、RegExp、Array、Map、Set、Object（仅限简单对象，比如通过“{}”或者“new Object”创建，普通对象仅支持传递属性，不支持传递其原型及方法）、ArrayBuffer、TypedArray。

可转移对象

可转移对象（Transferable object）传输采用地址转移进行序列化，不需要内容拷贝，会将ArrayBuffer的所有权转移给接收该ArrayBuffer的线程，转移后该ArrayBuffer在发送它的线程中变为不可用，不允许再访问。

可共享对象

共享对象SharedArrayBuffer，拥有固定长度，可以存储任何类型的数据，包括数字、字符串等。

共享对象传输指SharedArrayBuffer支持在多线程之间传递，传递之后的SharedArrayBuffer对象和原始的SharedArrayBuffer对象可以指向同一块内存，进而达到内存共享的目的。

SharedArrayBuffer对象存储的数据在同时被修改时，需要通过原子操作保证其同步性，即下个操作开始之前务必需要等到上个操作已经结束。

Native绑定对象

当前支持序列化传输的Native绑定对象主要包含：Context、RemoteObject和PixelMap。