鸿蒙开发基础 —— 多线程并发(Worker)

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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宿主线程分离，在后台线程中运行一个脚本进行耗时操作，极大避免类似于计算密集型或高延迟的任务阻塞宿主线程的运行。具体接口信息及使用方法详情请见 Worker 。

Worker运作机制

图1 Worker运作机制示意图

创建Worker的线程称为宿主线程（不一定是主线程，工作线程也支持创建Worker子线程），Worker自身的线程称为Worker子线程（或Actor线程、工作线程）。每个Worker子线程与宿主线程拥有独立的实例，包含基础设施、对象、代码段等，因此每个Worker启动存在一定的内存开销，需要限制Worker的子线程数量。Worker子线程和宿主线程之间的通信是基于消息传递的，Worker通过序列化机制与宿主线程之间相互通信，完成命令及数据交互。

Worker注意事项

创建Worker时，有手动和自动两种创建方式，手动创建Worker线程目录及文件时，还需同步进行相关配置，详情请参考创建Worker的注意事项。
使用Worker能力时，构造函数中传入的Worker线程文件的路径在不同版本有不同的规则，详情请参见文件路径注意事项。
Worker创建后需要手动管理生命周期，且最多同时运行的Worker子线程数量为64个，详情请参见生命周期注意事项。
由于不同线程中上下文对象是不同的，因此Worker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。
序列化传输的数据量大小限制为16MB。
使用Worker模块时，需要在宿主线程中注册onerror接口，否则当Worker线程出现异常时会发生jscrash问题。
不支持跨HAP使用Worker线程文件。
引用HAR/HSP前，需要先配置对HAR/HSP的依赖，详见引用共享包。

创建Worker的注意事项

Worker线程文件需要放在"{moduleName}/src/main/ets/"目录层级之下，否则不会被打包到应用中。有手动和自动两种创建Worker线程目录及文件的方式。

手动创建：开发者手动创建相关目录及文件，此时需要配置build-profile.json5的相关字段信息，Worker线程文件才能确保被打包到应用中。

Stage模型：

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

FA模型：

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

自动创建：DevEco Studio支持一键生成Worker，在对应的{moduleName}目录下任意位置，点击鼠标右键 > New > Worker，即可自动生成Worker的模板文件及配置信息，无需再手动在build-profile.json5中进行相关配置。

文件路径注意事项

当使用Worker模块具体功能时，均需先构造Worker实例对象，其构造函数与API版本相关，且构造函数需要传入Worker线程文件的路径（scriptURL）。

// 导入模块
import { worker } from '@kit.ArkTS';

// API 9及之后版本使用：
const worker1: worker.ThreadWorker = new worker.ThreadWorker('entry/ets/workers/worker.ets');
// API 8及之前版本使用：
const worker2: worker.Worker = new worker.Worker('entry/ets/workers/worker.ets');

Stage模型下的文件路径规则

构造函数中的scriptURL要求如下：

scriptURL的组成包含 {moduleName}/ets 和相对路径 relativePath。
relativePath是Worker线程文件相对于"{moduleName}/src/main/ets/"目录的相对路径。

1）加载Ability中Worker线程文件场景

加载Ability中的worker线程文件，加载路径规则：{moduleName}/ets/{relativePath}。

import { worker } from '@kit.ArkTS';

// worker线程文件所在路径："entry/src/main/ets/workers/worker.ets"
const workerStage1: worker.ThreadWorker = new worker.ThreadWorker('entry/ets/workers/worker.ets');

// worker线程文件所在路径："phone/src/main/ets/ThreadFile/workers/worker.ets"
const workerStage2: worker.ThreadWorker = new worker.ThreadWorker('phone/ets/ThreadFile/workers/worker.ets');

2）加载 HSP 中Worker线程文件场景

加载HSP中worker线程文件，加载路径规则：{moduleName}/ets/{relativePath}。

import { worker } from '@kit.ArkTS';

// worker线程文件所在路径： "hsp/src/main/ets/workers/worker.ets"
const workerStage3: worker.ThreadWorker = new worker.ThreadWorker('hsp/ets/workers/worker.ets');

3）加载 HAR 中Worker线程文件场景

加载HAR中worker线程文件存在以下两种情况：

@标识路径加载形式：所有种类的模块加载本地HAR中的Worker线程文件，加载路径规则：@{moduleName}/ets/{relativePath}。
相对路径加载形式：本地HAR加载该包内的Worker线程文件，加载路径规则：创建Worker对象所在文件与Worker线程文件的相对路径。

说明
当开启useNormalizedOHMUrl（即将工程目录中与entry同级别的应用级build-profile.json5文件中strictMode属性的useNormalizedOHMUrl字段配置为true）或HAR包会被打包成三方包使用时，则HAR包中使用Worker仅支持通过相对路径的加载形式创建。

import { worker } from '@kit.ArkTS';

// @标识路径加载形式：
// worker线程文件所在路径: "har/src/main/ets/workers/worker.ets"
const workerStage4: worker.ThreadWorker = new worker.ThreadWorker('@har/ets/workers/worker.ets');

// 相对路径加载形式：
// worker线程文件所在路径: "har/src/main/ets/workers/worker.ets"
// 创建Worker对象的文件所在路径："har/src/main/ets/components/mainpage/MainPage.ets"
const workerStage5: worker.ThreadWorker = new worker.ThreadWorker('../../workers/worker.ets');

FA模型下的文件路径规则

构造函数中的scriptURL为：Worker线程文件与"{moduleName}/src/main/ets/MainAbility"的相对路径。

import { worker } from '@kit.ArkTS';

// 主要说明以下三种场景：

// 场景1： Worker线程文件所在路径："{moduleName}/src/main/ets/MainAbility/workers/worker.ets"
const workerFA1: worker.ThreadWorker = new worker.ThreadWorker("workers/worker.ets", {name:"first worker in FA model"});

// 场景2： Worker线程文件所在路径："{moduleName}/src/main/ets/workers/worker.ets"
const workerFA2: worker.ThreadWorker = new worker.ThreadWorker("../workers/worker.ets");

// 场景3： Worker线程文件所在路径："{moduleName}/src/main/ets/MainAbility/ThreadFile/workers/worker.ets"
const workerFA3: worker.ThreadWorker = new worker.ThreadWorker("ThreadFile/workers/worker.ets");

生命周期注意事项

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空闲时也会一直运行，因此当不需要Worker时，可以调用 terminate() 接口或 close() 方法主动销毁Worker。若Worker处于已销毁或正在销毁等非运行状态时，调用其功能接口，会抛出相应的错误。
Worker的数量由内存管理策略决定，设定的内存阈值为1.5GB和设备物理内存的60%中的较小者。在内存允许的情况下，系统最多可以同时运行64个Worker。如果尝试创建的Worker数量超出这一上限，系统将抛出错误：“Worker initialization failure, the number of workers exceeds the maximum.”。实际运行的Worker数量会根据当前内存使用情况动态调整。一旦所有Worker和主线程的累积内存占用超过了设定的阈值，系统将触发内存溢出（OOM）错误，导致应用程序崩溃。

跨har包加载Worker

创建har详情参考开发静态共享包。
在har中创建Worker线程文件相关内容。

// worker.ets
workerPort.onmessage = (e: MessageEvents) => {
  console.info("worker thread receive message: ", e.data);
  workerPort.postMessage('worker thread post message to main thread');
}

在entry模块的oh-package.json5文件中配置har包的依赖。

// 在entry模块配置har包的依赖
{
  "name": "entry",
  "version": "1.0.0",
  "description": "Please describe the basic information.",
  "main": "",
  "author": "",
  "license": "",
  "dependencies": {
    "har": "file:../har"
  }
}

在entry模块中加载har包中的Worker线程文件。

// Index.ets
import { worker } from '@kit.ArkTS';

@Entry
@Component
struct Index {
  @State message: string = 'Hello World';

  build() {
    RelativeContainer() {
      Text(this.message)
        .id('HelloWorld')
        .fontSize(50)
        .fontWeight(FontWeight.Bold)
        .alignRules({
          center: { anchor: '__container__', align: VerticalAlign.Center },
          middle: { anchor: '__container__', align: HorizontalAlign.Center }
        })
        .onClick(() => {
          // 通过@标识路径加载形式，加载har中Worker线程文件
          let workerInstance = new worker.ThreadWorker('@har/ets/workers/worker.ets');
          workerInstance.onmessage = () => {
            console.info('main thread onmessage');
          };
          workerInstance.postMessage('hello world');
        })
    }
    .height('100%')
    .width('100%')
  }
}