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鸿蒙多线程开发——线程间数据通信对象01

article 2024/11/22 20:26:48

1、线程间通信

线程间通信指的是并发多线程间存在的数据交换行为。由于ArkTS语言兼容TS/JS，其运行时的实现与其它所有的JS引擎一样，都是基于Actor内存隔离的并发模型提供并发能力。

对于不同的数据对象，在ArkTS线程间通信的行为是有差异的，比如普通JS对象、ArrayBuffer对象、SharedArrayBuffer对象等，跨线程的行为是不一致的，包括序列化反序列化拷贝、数据转移、数据共享等不同行为。

以JS对象为例，其在并发任务间的通信采用了标准的Structure Clone算法（序列化反序列化），通过序列化将JS对象转成与引擎无关的数据（字符串或内存块等），在另一个并发实例通过反序列化，还原成与原JS对象内容一致的新对象，因此通常需要经过深拷贝，效率较低。示意如下：

ArkTS目前主要提供两种并发能力支持线程间通信：TaskPool和Worker。之前的文章中我们有做过介绍：鸿蒙多线程开发——TaskPool任务池、鸿蒙多线程开发——Worker多线程

在线程间通信时，我们可以使用5类对象用于数据传输，分别是：JS普通对象、ArrayBuffer对象、SharedArrayBuffer对象、Transferable对象(NativeBinding对象)、Sendable对象。

2、JS普通对象

普通对象跨线程时通过拷贝形式传递，两个线程的对象内容一致，但是指向各自线程的隔离内存区间。例如Object、Array、Map等对象是通过这种方式实现跨并发实例通信的。js普通对象比较简单，可以理解为普通的JSON对象即可，通信过程如下图所示：

3、ArrayBuffer对象

ArrayBuffer内部包含一块Native内存。其JS对象壳与普通对象一样，需要经过序列化与反序列化拷贝传递，但是Native内存有两种传输方式：拷贝和转移。

传输时采用拷贝的话，需要经过深拷贝（递归遍历），传输后两个线程都可以独立访问ArrayBuffer。通信过程如下图所示：

如果采用转移的方式，则原线程无法使用此ArrayBuffer对象，跨线程时只需重建JS壳，Native内存无需拷贝，效率更高。通信过程如下图所示：

ArrayBuffer可以用来表示图片等资源，在应用开发中，会遇到需要进行图片处理的场景（比如需要调整一张图片的亮度、饱和度、大小等），为了避免阻塞主线程，可以将图片传递到子线程中执行这些操作。转移方式性能更高，但是原线程不能再访问ArrayBuffer对象，如果两个线程都需要访问，则需要采用拷贝方式，否则建议采用转移方式，提升性能。

下面将分别通过拷贝和转移的方式，将图片传递到子线程中。

👉🏻 ArrayBuffer拷贝传输方式

在ArkTS中，TaskPool传递ArrayBuffer数据时，默认使用转移的方式，通过调用setTransferList()接口，指定对应的部分数据传递方式为转移方式，其余部分数据可以切换成拷贝的方式。

首先，实现一个需要在Task中执行的用于处理ArrayBuffer的接口。

然后，通过拷贝的方式将ArrayBuffer数据传递到Task中，并在Task中处理ArrayBuffer。

最后，主线程接收到Task执行完毕后返回的ArrayBuffer数据，拼接数据展示。

// Index.etsimport { taskpool } from '@kit.ArkTS';import { BusinessError } from '@kit.BasicServicesKit';@Concurrentfunction adjustImageValue(arrayBuffer: ArrayBuffer): ArrayBuffer {  // 对arrayBuffer进行操作  return arrayBuffer;  // 返回值默认转移}function createImageTask(arrayBuffer: ArrayBuffer, isParamsByTransfer: boolean): taskpool.Task {  let task: taskpool.Task = new taskpool.Task(adjustImageValue, arrayBuffer);  if (!isParamsByTransfer) { // 是否使用转移方式    // 传递空数组[]，全部arrayBuffer参数传递均采用拷贝方式    task.setTransferList([]);  }  return task;}@Entry@Componentstruct 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(() => {          let taskNum = 4;          let arrayBuffer = new ArrayBuffer(1024 * 1024);          let taskPoolGroup = new taskpool.TaskGroup();          // 创建taskNum个Task          for (let i: number = 0; i < taskNum; i++) {            let arrayBufferSlice: ArrayBuffer = arrayBuffer.slice(arrayBuffer.byteLength / taskNum * i, arrayBuffer.byteLength / taskNum * (i + 1));            // 使用拷贝方式传入ArrayBuffer，所以isParamsByTransfer为false            taskPoolGroup.addTask(createImageTask(arrayBufferSlice, false));          }          // 执行Task          taskpool.execute(taskPoolGroup).then((data) => {            // 返回结果，对数组拼接，获得最终结果          }).catch((e: BusinessError) => {            console.error(e.message);          })        })    }    .height('100%')    .width('100%')  }}

👉🏻 ArrayBuffer转移传输方式

在TaskPool中，传递ArrayBuffer数据，默认使用转移方式，原线程不能再使用传输给子线程的ArrayBuffer。所以在上文示例的基础上，去除task.setTransferList接口就可以实现，代码如下（注意createImageTask方法的实现和调用）：

// Index.etsimport { taskpool } from '@kit.ArkTS';import { BusinessError } from '@kit.BasicServicesKit';@Concurrentfunction adjustImageValue(arrayBuffer: ArrayBuffer): ArrayBuffer {  // 对arrayBuffer进行操作  return arrayBuffer;  // 返回值默认转移}function createImageTask(arrayBuffer: ArrayBuffer): taskpool.Task {  let task: taskpool.Task = new taskpool.Task(adjustImageValue, arrayBuffer);  return task;}@Entry@Componentstruct 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(() => {          let taskNum = 4;          let arrayBuffer = new ArrayBuffer(1024 * 1024);          let taskPoolGroup = new taskpool.TaskGroup();          // 创建taskNum个Task          for (let i: number = 0; i < taskNum; i++) {            let arrayBufferSlice: ArrayBuffer = arrayBuffer.slice(arrayBuffer.byteLength / taskNum * i, arrayBuffer.byteLength / taskNum * (i + 1));            taskPoolGroup.addTask(createImageTask(arrayBufferSlice));          }          // 执行Task          taskpool.execute(taskPoolGroup).then((data) => {            // 返回结果，对数组拼接，获得最终结果          }).catch((e: BusinessError) => {            console.error(e.message);          })        })    }    .height('100%')    .width('100%')  }}