ArkUI 中的线程和看门狗机制

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爱睡懒觉的坤 2024-02-18 17:36:19 ©著作权

文章标签 鸿蒙开发 文章分类 HarmonyOS 后端开发

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一、前言

本文主要分析 ArkUI 中涉及的线程和看门狗机制。

二、ArkUI 中的线程

应用 Ability 首次创建界面的流程大致如下：

ArkUI 中的线程和看门狗机制_鸿蒙开发

说明：

・AceContainer 是一个容器类，由前端、任务执行器、资源管理器、渲染管线、视图等聚合而成，提供了生命周期对接、功能调度接口和 UI 渲染的各项能力。

・Ability 在 FA 模型中实际为 AceAbility，和 AceContainer 容器类搭配管理界面。在 AceAbility 的生命周期函数 AceAbility::OnStart (const Want& want) 中创建 AceContainer 实例。

・对于 Stage 模型，在 UIContentImpl::CommonInitialize () 函数中创建 AceContainer 实例。AceContainer 在构造函数中创建任务执行器，用于执行 ArkUI 相关任务。

void AceContainer::InitializeTask()
{
 auto flutterTaskExecutor = Referenced::MakeRefPtr<FlutterTaskExecutor>();
 flutterTaskExecutor->InitPlatformThread(useCurrentEventRunner_);
 taskExecutor_ = flutterTaskExecutor;
 // No need to create JS Thread for DECLARATIVE_JS
 if (type_ == FrontendType::DECLARATIVE_JS) {
 GetSettings().useUIAsJSThread = true;
 } else {
 flutterTaskExecutor->InitJsThread();
 }
}

任务有如下几种类型，每种类型 (BACKGROUND 任务除外) 的任务会由一个 fml::TaskRunner 去执行。TaskRunner 代码在三方库 third_party\flutter\engine\flutter\common\task_runners.h 中，实现原理和 EventRunner，EventHandler 机制相似。

enum class TaskType : uint32_t {
 PLATFORM = 0,
 UI,
 IO,
 GPU,
 JS,
 BACKGROUND,
 UNKNOWN,
 };

FlutterTaskExecutor 类图如下：

ArkUI 中的线程和看门狗机制_鸿蒙开发_02

说明：

・任务执行器可以用于执行异步 (PostTask) 和同步 (PostSyncTask) 任务。

・异步任务：把任务丢给指定类型的线程处理，不会阻塞当前线程。

・同步任务：把任务丢给指定类型的线程处理并阻塞当前线程，直到任务执行完后继续当前线程。

・比如触摸事件的处理，会以异步任务的形式被丢到 UI 线程中处理。

auto&& touchEventCallback = [context = pipelineContext_, id = instanceId_](
 const TouchEvent& event, const std::function<void()>& markProcess) {
 ContainerScope scope(id);
 context->GetTaskExecutor()->PostTask(
 [context, event, markProcess]() {
 context->OnTouchEvent(event);
 CHECK_NULL_VOID_NOLOG(markProcess);
 markProcess();
 },
 TaskExecutor::TaskType::UI);
 };

三、各种类型的 TaskRunner 如何初始化？

platformRunner_

在 InitPlatformThread 函数中初始化。

void FlutterTaskExecutor::InitPlatformThread(bool useCurrentEventRunner)
{
#ifdef OHOS_STANDARD_SYSTEM
 platformRunner_ = flutter::PlatformTaskRunner::CurrentTaskRunner(useCurrentEventRunner);
#else
 fml::MessageLoop::EnsureInitializedForCurrentThread();
 platformRunner_ = fml::MessageLoop::GetCurrent().GetTaskRunner();
#endif

 FillTaskTypeTable(TaskType::PLATFORM);
}

对于标准 OHOS，platformRunner_实际为

flutter::PlatformTaskRunner::CurrentTaskRunner(useCurrentEventRunner)

看下具体实现：

fml::RefPtr<fml::TaskRunner> PlatformTaskRunner::CurrentTaskRunner(bool useCurrentEventRunner)
{
 return PlatformTaskRunnerAdapter::CurrentTaskRunner(useCurrentEventRunner);
}

fml::RefPtr<fml::TaskRunner> PlatformTaskRunnerAdapter::CurrentTaskRunner(bool useCurrentEventRunner)
{
 if (useCurrentEventRunner) {
 return fml::MakeRefCounted<PlatformTaskRunnerAdapter>(useCurrentEventRunner);
 }
 if (taskRunner_) {
 return taskRunner_;
 }
 taskRunner_ = fml::MakeRefCounted<PlatformTaskRunnerAdapter>(useCurrentEventRunner);
 return taskRunner_;
}

说明：

platformRunner 实际类型为 PlatformTaskRunnerAdapter。

PlatformTaskRunnerAdapter 继承自 fml::TaskRunner，实现了 virtual void PostTask (fml::closure task) 等接口函数。实际是在 EventRunner，EventHandler 机制基础上又做了层封装。代码中 useCurrentEventRunner 实参为 false。意味着 platformRunner 实际是把任务丢给主线程去做的。(MainEventRunner 对应的线程为主线程，MainEventRunner 的初始化在 Ability 框架 MainThread::Start () 函数中)

PlatformTaskRunnerAdapter::PlatformTaskRunnerAdapter(bool useCurrentEventRunner)
 : fml::TaskRunner(nullptr)
{
 if (useCurrentEventRunner) {
 eventRunner_ = OHOS::AppExecFwk::EventRunner::Current();
 } else {
 eventRunner_ = OHOS::AppExecFwk::EventRunner::GetMainEventRunner();
 }
 eventHandler_ = std::make_shared<OHOS::AppExecFwk::EventHandler>(eventRunner_);
}

void PlatformTaskRunnerAdapter::PostTask(fml::closure task)
{
 eventHandler_->PostTask(std::move(task));
}

uiRunner, ioRunner, gpuRunner_

这三种类型的 TaskRunner 初始化都在 FlutterTaskExecutor::InitOtherThreads 函数中。

void FlutterTaskExecutor::InitOtherThreads(const flutter::TaskRunners& taskRunners)
{
 uiRunner_ = taskRunners.GetUITaskRunner();
 ioRunner_ = taskRunners.GetIOTaskRunner();
#ifdef NG_BUILD
 gpuRunner_ = taskRunners.GetRasterTaskRunner();
#else
 gpuRunner_ = taskRunners.GetGPUTaskRunner();
#endif

 //...此处省略若干行
}

FlutterTaskExecutor::InitOtherThreads 函数的参数 taskRunners 从哪来？

FlutterAceView::CreateView () 函数中会初始化一些配置项，然后创建 flutter::OhosShellHolder 对象。

FlutterAceView* FlutterAceView::CreateView(int32_t instanceId, bool useCurrentEventRunner, bool usePlatformThread)
{
 FlutterAceView* aceSurface = new Platform::FlutterAceView(instanceId);
 if (aceSurface != nullptr) {
 aceSurface->IncRefCount();
 }
 flutter::Settings settings;
 settings.instanceId = instanceId;
 settings.platform = flutter::AcePlatform::ACE_PLATFORM_OHOS;
#ifndef GPU_DISABLED
 settings.enable_software_rendering = false;
#else
 settings.enable_software_rendering = true;
#endif
#ifdef ENABLE_ROSEN_BACKEND
 settings.use_system_render_thread = SystemProperties::GetRosenBackendEnabled();
#endif
 settings.platform_as_ui_thread = usePlatformThread;
 settings.use_current_event_runner = useCurrentEventRunner;
 // ...此处省略若干行
 auto shell_holder = std::make_unique<flutter::OhosShellHolder>(settings, false);
 if (aceSurface != nullptr) {
 aceSurface->SetShellHolder(std::move(shell_holder));
 }
 return aceSurface;
}

OhosShellHolder 构造函数中会根据传入的参数创建 flutter::TaskRunners。

OhosShellHolder::OhosShellHolder(
 flutter::Settings settings,
 bool is_background_view)
 : settings_(std::move(settings))
{
 // ...此处省略若干行
 // The current thread will be used as the platform thread. Ensure that the
 // message loop is initialized.
 fml::MessageLoop::EnsureInitializedForCurrentThread();
 fml::RefPtr<fml::TaskRunner> gpu_runner;
 fml::RefPtr<fml::TaskRunner> ui_runner;
 fml::RefPtr<fml::TaskRunner> io_runner;
 fml::RefPtr<fml::TaskRunner> platform_runner =
 PlatformTaskRunnerAdapter::CurrentTaskRunner(settings_.use_current_event_runner);
 if (is_background_view) {
 auto single_task_runner = thread_host_.ui_thread->GetTaskRunner();
 gpu_runner = single_task_runner;
 ui_runner = single_task_runner;
 io_runner = single_task_runner;
 } else {
 if (settings_.platform_as_ui_thread) {
 ui_runner = platform_runner;
 } else {
 ui_runner = thread_host_.ui_thread->GetTaskRunner();
 }
 if (!settings_.use_system_render_thread) {
 gpu_runner = thread_host_.gpu_thread->GetTaskRunner();
 } else {
 gpu_runner = ui_runner;
 }
 if (settings_.use_io_thread) {
 io_runner = thread_host_.io_thread->GetTaskRunner();
 } else {
 io_runner = ui_runner;
 }
 }
 flutter::TaskRunners task_runners(thread_label, // label
 platform_runner, // platform
 gpu_runner, // gpu
 ui_runner, // ui
 io_runner // io
 );

说明：目前 OHOS 上，配置的参数如下：

ArkUI 中的线程和看门狗机制_鸿蒙开发_03

对照上面的代码段，实际 gpu_runner，ui_runner，io_runner 是同一个，任务都在 UI 线程执行。另外对于 Stage 模型，ui_runner 和 platform_runner 又是同一个，所以对 Stage 模型来说，TaskType::UI，TaskType::IO，TaskType::GPU，TaskType::PLATFORM 类型的任务实际都是由主线程来执行的。

jsRunner_

初始化在 FlutterTaskExecutor::InitJsThread (bool newThread) 函数中。

void FlutterTaskExecutor::InitJsThread(bool newThread)
{
 if (newThread) {
 jsThread_ = std::make_unique<fml::Thread>(GenJsThreadName());
 jsRunner_ = jsThread_->GetTaskRunner();
 } else {
 jsRunner_ = uiRunner_;
 }

 PostTaskToTaskRunner(
 jsRunner_, [weak = AceType::WeakClaim(this)] { FillTaskTypeTable(weak, TaskType::JS); }, 0);
}

说明：对于声明式前端，newThread 参数为 false; JS 前端为 true。所以声明式前端 JS 线程实际为 UI 线程；而对于 JS 前端，会起独立的 JS 线程来处理 JS 相关的任务。

TaskType::BACKGROUND 类型的任务如何执行？

TaskType::BACKGROUND 类型的任务会由单例 BackgroundTaskExecutor 去执行。BackgroundTaskExecutor 中维护了一个 8 个线程的线程池，用来处理后台耗时操作。线程名以 “ace.bg.” 开头。比如 RosenFontLoader 在加载网络字体的时候，下载操作会放到后台任务线程里去做。

void RosenFontLoader::LoadFromNetwork(const OHOS::Ace::RefPtr<OHOS::Ace::PipelineBase>& context)
{
 auto weakContext = AceType::WeakClaim(AceType::RawPtr(context));
 context->GetTaskExecutor()->PostTask(
 [weak = AceType::WeakClaim(this), weakContext] {
 auto fontLoader = weak.Upgrade();
 auto context = weakContext.Upgrade();
 if (!fontLoader || !context) {
 return;
 }
 std::vector<uint8_t> fontData;
 if (!DownloadManager::GetInstance().Download(fontLoader->familySrc_, fontData) || fontData.empty()) {
 return;
 }
 //...此处省略若干行
 },
 TaskExecutor::TaskType::BACKGROUND);
}

综上：在 ArkUI 中，会为每个带界面的 Ability 创建一个 AceContainer, 每个 AceContainer 中会创建一个 FlutterTaskExecutor 用于处理该 Ability ArkUI 相关的任务。根据不同的模型，ArkUI 创建出来的线程会有所不同：

・对于 Stage 模型的应用，ui 线程复用了主线程，并且 Stage 模型应用目前都是声明式前端，导致 js 线程又复用了 ui 线程。所以 ArkUI 只需另外创建名字以 “ace.bg.” 开头的八个后台任务线程。

・对于 FA 模型的应用，除了八个后台任务线程，根据 Ability 的数量会创建若干个名字以 “.ui” 结尾的线程。如果是 JS 前端，还会创建若干个名字以 “jsThread-” 开头的线程。

四、ArkUI 中的看门狗

ArkUI 中的线程和看门狗机制_鸿蒙开发_04

AceEngine 是单例，全局唯一。AceEngine 的构造函数中会创建 WatchDog 实例。对于 FA 模型的应用，AceContainer::AttachView () 函数中通过调用

AceEngine::Get().RegisterToWatchDog(instanceId, taskExecutor_,

GetSettings().useUIAsJSThread);

把持有的 FlutterTaskExecutor 注册到看门狗中看护。

看门狗只看护 FlutterTaskExecutor 中的 UI 线程和 JS 线程。Stage 模型的应用由于 UI 线程和 JS 线程实际是复用的主线程，所以不需要在 ArkUI 中看护。Ability 框架中有看门狗专门看护主线程。如果线程中有任务处理超过了 3s，会上报 RawEventType::WARNING 对应的系统事件给 hiview 插件平台；如果任务处理超过了 5s，会上报 RawEventType::FREEZE 对应的系统事件给 hiview 插件平台，hiview 插件平台会生成 appfreeze 的 dump 文件。

为了防止主线程和 ui 线程卡住引起 appfreeze，做应用开发的时候，不要在 Ability 生命周期函数或者控件点击事件等回调函数中做耗时操作。