仓颉语言与ArkTS互操作

在 OpenHarmony 系统上，ArkTS 具备完整广泛的生态，为复用 ArkTS 生态，仓颉支持与 ArkTS 高效跨语言互通。

仓颉-ArkTS 互操作基于仓颉 CFFI 能力，通过调用 ArkTS 运行时接口，为用户提供库级别的 ArkTS 互操作能力。

使用场景：

  1. 在 ArkTS 应用开发仓颉模块：把用户仓颉代码封装成为 ArkTS 模块，能够被 ArkTS 代码加载和调用。
  2. 在仓颉应用里使用 ArkTS 存量库：在仓颉代码里创建新的 ArkTS 运行时，并加载和执行 ArkTS 的字节码。

互操作库的主要组成和功能：

  1. JSValue: 统一的 ArkTS 数据类型，在跨语言调用中做传参，对 ArkTS 类型做判断和做数据转换。
  2. JSContext: 一个 ArkTS 互操作上下文，用户创建 ArkTS 数据，辅助把 JSValue 转换为仓颉数据。
  3. JSCallInfo: 一次 ArkTS 函数调用的参数集合，包含所有的入参和 this 指针。
  4. JSRuntime: 一个由仓颉创建的 ArkTS 运行时。

一、在 ArkTS 应用里开发仓颉模块

开发仓颉互操作模块：

1.【仓颉侧】导入互操作库。

import ohos.ark_interop.*
  1. 【仓颉侧】定义要导出的函数，可被 ArkTS 调用的仓颉函数的类型是固定的：(JSContext, JSCallInfo)->JSValue。
func addNumber(context: JSContext, callInfo: JSCallInfo): JSValue {// 从 JSCallInfo 获取参数列表let arg0: JSValue = callInfo[0]let arg1: JSValue = callInfo[1]// 把 JSValue 转换为仓颉类型let a: Float64 = arg0.toNumber()let b: Float64 = arg1.toNumber()// 实际仓颉函数行为let value = a + b// 把结果转换为 JSValuelet result: JSValue = context.number(value).toJSValue()// 返回 JSValuereturn result
}
  1. 【仓颉侧】注册要导出的函数。

// 类名没有影响

class Main {// 定义静态构造函数（也可用全局变量和静态变量的初始化表达式触发）static init() {// 注册键值对JSModule.registerModule {context, exports =>exports["addNumber"] = context.function(addNumber).toJSValue()}}
}

4.【ArkTS 侧】导入 ark_interop_loader，这是一个在 ohos-sdk 中提供的 napi 模块，作为仓颉运行时的启动器和仓颉模块的加载器。

import {requireCJLib} from "libark_interop_loader.so"

5.【ArkTS 侧】定义仓颉库导出的接口。

interface CangjieLib {// 定义的仓颉互操作函数，名称与仓颉侧注册名称一致。一般先定义 ArkTS 函数声明，在实现仓颉函数时根据声明来解析参数和返回。addNumber(a: number, b: number): number;
}

6.【ArkTS 侧】导入和调用仓颉库。

// 导入仓颉库，仓颉模块默认编译产物是 libentry_default.so，用户可以在 cjpm.toml 中修改配置。
const cjLib = requireCJLib("libentry_default.so") as CangjieLib;
// 调用仓颉接口
let result = cjLib.addNumber(1, 2);
console.log(`1 + 2 = ${result}`);

二、在仓颉应用里使用 ArkTS 模块

ArkTS 模块的编译产物主要有两种：

  1. C 代码（+ArkTS）编译成 so。
  2. 纯 ArkTS 代码编译成 abc。

2.1 加载 ArkTS so 模块

ArkTS so 模块根据部署方式的不同，分为以下几种：

  1. 随系统发布，在镜像的/system/lib64/module目录下。
  2. 随应用（hap）发布，在应用的/libs/arm64-v8a目录下，安装后在设备上的全局路径（通过hdc shell观察到的路径）：/data/app/el1/bundle/public/${bundleName}/libs/arm64、沙箱路径（运行时可访问路径）：/data/storage/el1/bundle/libs/arm64。
    随动态库（hsp）发布。
  3. 这里主要介绍怎么加载随系统发布的 so 模块，这些 so 在 OpenHarmony 的官方文档里会有开发文档。

接下来以相册管理模块作为示例，详细的介绍加载流程。

  1. 查看 ArkTS 文档，其导入模块的范本如下。
import photoAccessHelper from '@ohos.file.photoAccessHelper';
  1. 创建 ArkTS 运行时，准备互操作上下文。
import ohos.ark_interop.*func tryLoadArkTSSo() {// 创建新的 ArkTS 运行时let runtime = JSRuntime()// 获取互操作上下文let context = runtime.mainContext...
}
  1. 根据 ArkTS 文档里模块导入名称，推导仓颉的模块导入参数。
ArkTS 导入名仓颉导入参数说明
@ohos.file.photoAccessHelper(“file.photoAccessHelper”)以 @ohos 开头，那么参数只需要去掉 “@ohos.”。
@hms.core.push.pushService(“core.push.pushService”, prefix: “hms”)以非 @ohos 开头，那么参数去掉 “@xxx.”，并把 xxx 作为第二个参数。
  1. 导入 ArkTS 模块。
func tryLoadArkTSSo() {...let module = context.requireSystemNativeModule("file.photoAccessHelper")
}

模块导入进来是一个 JSValue，接下来可以按照操作 ArkTS 数据的方法去操作模块。

三、在仓颉里操作 ArkTS 数据

从 ArkTS 传过来的参数，其原始类型是JSValue，这是一个匿名类型的数据，首先需要知晓其类型。

  • 通过JSValue.typeof()获取其类型枚举JSType。
  • 通过其他途径（包括但不限于阅读 ArkTS 源码、参考文档以及开发者口述）知晓其类型，然后通过类型校验接口来验证，比如判断是否是 number 类型JSValue.isNumber()。

当知道其类型之后，再把JSValue转换为对应的仓颉类型或 ArkTS 引用。

  • 转换为仓颉类型，比如一个 ArkTS string 转换为仓颉 String，JSValue.toString(JSContext)。
  • 转换为 ArkTS 引用，比如一个 ArkTS string 转换为 JSString，JSValue.asString(JSContext)。

通过仓颉数据来构造 ArkTS 数据，是通过 JSContext 的方法类构造 ArkTS 数据。

一个应用进程可以存在多个 ArkTS 运行时，而 ArkTS 运行时之间的数据是不通用的，任何 ArkTS 数据都归属于一个特定的运行时，因此创建 ArkTS 数据接口是从运行时的角度出发。

以number举例，创建一个number的方式是JSContext.number(Float64)。

ArkTS 主要数据类型对应到仓颉类型的映射如下：

ArkTS 类型仓颉类型安全引用typeof 类型
undefined-JSUndefinedJSType.UNDEFINED
null-JSNullJSType.NULL
booleanBoolJSBooleanJSType.BOOL
numberFloat64JSNumberJSType.NUMBER
stringStringJSStringJSType.STRING
object-JSObjectJSType.OBJECT
Array-JSArrayJSType.OBJECT
bigintBigIntJSBigIntJSType.BIGINT
function-JSFunctionJSType.FUNCTION
symbol-JSSymbolJSType.SYMBOL

安全引用的安全体现在两个方面：

  • 类型安全，特定类型的接口只能从安全引用里访问，总是需要先做显式的类型转换再访问。
  • 生命周期安全，对于由 ArkTS 来分配和回收的对象，安全引用能保障这些对象的生命周期。

3.1 操作 ArkTS 对象

从一个互操作函数的实现举例，该函数在 ArkTS 的声明是：addByObject(args: {a: number; b: number}): number。

func addByObject(context: JSContext, callInfo: JSCallInfo): JSValue {// 获取首个参数let arg0 = callInfo[0]// 校验参数0是否是对象，否则返回undefinedif (!arg0.isObject()) {return context.undefined().toJSValue()}// 把参数0转换为JSObjectlet obj = arg0.asObject(context)// 从JSObject获取属性let argA = obj["a"]let argB = obj["b"]// 把JSValue转换为Float64let a = argA.toNumber()let b = argB.toNumber()let result = a + breturn context.number(result).toJSValue()
}

除了可以从对象上读取属性外，还可以对属性赋值或创建新属性，操作方式为 JSObject[key] = value，其中 key 可以是仓颉 String 、JSString 或 JSSymbol，value 是 JSValue 。

  • 说明

通过 JSObject[key] = value 定义属性时，该属性可写、可枚举、可配置。

更多参见JavaScript 标准内置对象。

对属性赋值在以下几种场景会失败，失败之后没有异常或日志：

1.目标对象是 sealed 对象，由 Object.seal() 接口创建的对象具有不可修改的特性，无法创建新的属性和修改原有属性。
2. 目标属性的 writable 是 false ，由 Object.defineProperty(object, key, {writable: false, value: xxx}) 定义属性时，可以指定属性是否可写。

对于一个未知对象，可以枚举出该对象的可枚举属性：

func handleUnknownObject(context: JSContext, target: JSObject): Unit {// 枚举对象的可枚举属性let keys = target.keys()println("target keys: ${keys}")
}

创建一个新的 ArkTS 对象，可以通过 JSContext.object() 来创建。

对于 ArkTS 运行时，有一个特殊的对象，该对象是 ArkTS 全局对象，在任何 ArkTS 代码里都可以直接访问该对象下的属性，在仓颉侧可以通过 JSContext.global 来访问它。

3.2 调用 ArkTS 函数

拿到一个 ArkTS 函数后，可以在仓颉里直接调用，这里以一个互操作函数举例：addByCallback(a: number, b: number, callback: (result: number)=>void): void。

func addByCallback(context: JSContext, callInfo: JSCallInfo): JSValue {// 获取参数，并转换为Float64let a = callInfo[0].toNumber()let b = callInfo[1].toNumber()// 把第3个参数转换为JSFunctionlet callback = callInfo[2].asFunction(context)// 计算结果let result = a + b// 从仓颉Float64创建ArkTS numberlet retJSValue = context.number(result).toJSValue()// 调用回调函数callback.call(retJSValue)
}

这个用例里的函数是不带 this 指针的，针对需要 this 指针的方法调用，可以通过命名参数 thisArg 来指定。

func doSth(context: JSContext, callInfo: JSCallInfo): JSValue {let callback = callInfo[0].asFunction(context)let thisArg = callInfo[1]callback.call(thisArg: thisArg)
}

在 ArkTS 代码里，可以通过 对象.方法(…) 来进行调用，这时会隐式传递 this 指针。

class Someone {id: number = 0doSth(): void {console.log(`someone ${this.id} have done something`)}
}let target = new Someone()// 这里会隐式传递this指针，调用正常
target.doSth()let doSth = target.doSth;
// 这里没有传递this指针，会出现异常`can't read property of undefined`
doSth.call()

在仓颉里，对应的写法如下：

func doSth(context: JSContext, callInfo: JSCallInfo): JSValue {let object = callInfo[0].asObject(context)// 会隐式传递this指针，调用正常object.callMethod("doSth")let doSth = object["doSth"].asFunction(context)// 未传递this指针，会出现异常`can't read property of undefined`doSth.call()// 显式传递this指针，调用正常doSth.call(thisArg: object.toJSValue())
}

四、在 ArkTS 里操作仓颉对象

这里用例展示的是把仓颉对象分享到 ArkTS 运行时，使用 ArkTS 运行时的内存管理机制来控制仓颉对象的生命周期，并通过相关的互操作接口来访问该对象。

// 定义共享类
class Data <: SharedObject {Data(// 定义2个属性let id: Int64,let name: String) {}static init() {// 注册导出到ark的函数JSModule.registerFunc("createData", createData)JSModule.registerFunc("setDataId", setDataId)JSModule.registerFunc("getDataId", getDataId)}// 创建共享对象static func createData(context: JSContext, _: JSCallInfo): JSValue {// 创建仓颉对象let data = Data(1, "abc")// 创建js对仓颉对象的引用let jsExternal = context.external(data)// 返回js对仓颉对象的引用return jsExternal.toJSValue()}// 设置对象的idstatic func setDataId(context: JSContext, callInfo: JSCallInfo): JSValue {// 读取参数let arg0 = callInfo[0]let arg1 = callInfo[1]// 把参数0转换为js对仓颉对象的引用let jsExternal = arg0.asExternal(context)// 获取仓颉对象let data: Data = jsExternal.cast<Data>().getOrThrow()// 把参数1转换为Float64let value = arg1.toNumber()// 仓颉对象修改属性data.id = Int64(value)// 返回undefinedlet result = context.undefined().toJSValue()return result}// 获取对象的idstatic func getDataId(context: JSContext, callInfo: JSCallInfo): JSValue {let arg0 = callInfo[0]let jsExternal = arg0.asExternal(context)let data: Data = jsExternal.cast<Data>().getOrThrow()let result = context.number(Float64(data.id)).toJSValue()return result}
}

import {requireCJLib} from "libark_interop_loader.so"
// 定义导出符号
interface CustomLib {createData(): undefinedsetDataId(data: undefined, value: number): voidgetDataId(data: undefined): number
}// 加载自定义库
const cjLib = requireCJLib("libentry_default.so") as CustomLib// 创建共享对象
let data = cjLib.createData()
// 操作对象属性
cjLib.setDataId(data, 3)
let id = cjLib.getDataId(data)console.log("id is " + id)

JSExternal 对象在 ArkTS 里的类型会被识别为 undefined ，直接使用它来作为参数很容易被传递错误的参数。在使用前一个用例的仓颉库时：

...
// 创建共享对象
let data = cjLib.createData()
// 操作对象属性
cjLib.setDataId(undefined, 3) // 错误的参数，应该传递的是仓颉引用，但是编译器能通过编译
let id = cjLib.getDataId(data)
...

4.1 把仓颉对象的引用挂在 JSObject 上传递到 ArkTS

在实际开发接口时，可以把 JSExternal 对象绑定到一个 JSObject 对象上，把 JSExternal 的数据隐藏起来，以此来提高接口的安全性。

下面通过一个例子来展示：

// 定义共享类
class Data <: SharedObject {Data(// 定义2个属性var id: Int64,let name: String) {}static init() {// 注册导出到ark的函数JSModule.registerFunc("createData", createData)}// 创建共享对象static func createData(context: JSContext, _: JSCallInfo): JSValue {let data = Data(1, "abc")let jsExternal = context.external(data)// 创建空JSObjectlet object = context.object()// 把js对仓颉对象的引用挂在JSObject的隐藏属性上object.attachCJObject(jsExternal)// 为js对象增加2个方法object["setId"] = context.function(setDataId).toJSValue()object["getId"] = context.function(getDataId).toJSValue()return object.toJSValue()}// 设置对象的idstatic func setDataId(context: JSContext, callInfo: JSCallInfo): JSValue {// 获取this指针let thisArg = callInfo.thisArglet arg0 = callInfo[0]// 把this指针转换为JSObjectlet thisObject = thisArg.asObject(context)// 从JSObject上获取隐藏属性let jsExternal = thisObject.getAttachInfo().getOrThrow()// 从js对仓颉对象的引用上获取仓颉对象let data = jsExternal.cast<Data>().getOrThrow()// 把参数0转换为Float64let value = arg0.toNumber()// 修改仓颉对象的属性data.id = Int64(value)let result = context.undefined()return result.toJSValue()}// 获取对象的idstatic func getDataId(context: JSContext, callInfo: JSCallInfo): JSValue {let thisArg = callInfo.thisArglet thisObject = thisArg.asObject(context)let jsExternal = thisObject.getAttachInfo().getOrThrow()let data = jsExternal.cast<Data>().getOrThrow()let result = context.number(Float64(data.id)).toJSValue()return result}
}

import {requireCJLib} from "libark_interop_loader.so"
// 定义导出符号
interface Data {setId(value: number): voidgetId(): number
}interface CustomLib {createData(): Data
}// 加载自定义库
const cjLib = requireCJLib("libentry_default.so") as CustomLib// 创建共享对象
let data = cjLib.createData()
// 操作对象属性
data.setId(3)
let id = data.getId()console.log("id is " + id)

4.2 为仓颉共享对象创建 JSClass

把所有的对象操作方法直接挂在对象上，一方面占用内存比较大，另一方面创建对象的开销比较大。对于追求性能的场景，可以定义一个 JSClass 来加速对象创建和减小内存占用。

// 定义共享类
class Data <: SharedObject {Data(// 定义2个属性var id: Int64,let name: String) {}static init() {// 注册导出到ark的类JSModule.registerClass("Data") { context =>// 创建JSClasslet clazz = context.clazz(jsConstructor)// 增加方法clazz.addMethod(context.string("setId"), context.function(setDataId))clazz.addMethod(context.string("getId"), context.function(getDataId))return clazz}}// js构造函数static func jsConstructor(context: JSContext, callInfo: JSCallInfo): JSValue {// 获取this指针let thisArg = callInfo.thisArg// 转换为JSObjectlet thisObject = thisArg.asObject(context)// 创建创建对象let data = Data(1, "abc")// 创建js对仓颉对象的引用let jsExternal = context.external(data)// 设置JSObject属性thisObject.attachCJObject(jsExternal)return thisObject.toJSValue()}// 设置对象的idstatic func setDataId(context: JSContext, callInfo: JSCallInfo): JSValue {// 获取this指针let thisArg = callInfo.thisArg// 把this指针转换为JSObjectlet thisObject = thisArg.asObject(context)// 从JSObject上获取隐藏属性let jsExternal = thisObject.getAttachInfo().getOrThrow()// 从js对仓颉对象的引用上获取仓颉对象let data = jsExternal.cast<Data>().getOrThrow()let arg0 = callInfo[0]// 把参数0转换为Float64let value = arg0.toNumber()// 修改仓颉对象的属性data.id = Int64(value)let result = context.undefined()return result.toJSValue()}// 获取对象的idstatic func getDataId(context: JSContext, callInfo: JSCallInfo): JSValue {let thisArg = callInfo.thisArglet thisObject = thisArg.asObject(context)let jsExternal = thisObject.getAttachInfo().getOrThrow()let data = jsExternal.cast<Data>().getOrThrow()let result = context.number(Float64(data.id)).toJSValue()return result}
}

import {requireCJLib} from "libark_interop_loader.so"
// 定义Data的接口
interface Data {setId(value: number): voidgetId(): number
}interface CustomLib {// 定义Data的构造函数（JSClass）Data: {new (): Data}
}// 加载自定义库
const cjLib  = requireCJLib("libentry_default.so") as CustomLib// 创建共享对象
let data = new cjLib.Data()
// 操作对象属性
data.setId(3)
let id = data.getId()console.log("id is " + id)

五、ArkTS 互操作和仓颉多线程

ArkTS 是单线程执行的虚拟机，在运行时上没有对并发做任何的容错；而仓颉在语法上支持内存共享的多线程。

如果在互操作的场景不加限制的使用多线程，可能会导致无法预期的错误，因此需要一些规范和指引来保证程序正常执行：

  1. ArkTS 代码以及大部分互操作接口只能在 ArkTS 线程上执行，否则会抛出仓颉异常。
  2. 在进入其他线程前，需要把所有依赖的 ArkTS 数据转换为仓颉数据。
  3. 在其他线程如果想要使用 ArkTS 接口，需要通过 context.postJSTask 切换到 ArkTS 线程来执行。

下面通过一个用例来展示具体做法，该用例是互操作函数，该函数的功能是对两个数字相加，并调用回调来返回相加数。

import {requireCJLib} from "libark_interop_loader.so"
// 定义导出的接口
interface CustomLib {addNumberAsync(a: number, b: number, callback: (result: number)=>void): void
}
// 导入仓颉库
const cjLib = requireCJLib("libentry_default.so") as CangjieLib;
// 调用仓颉函数
cjLib.addNumberAsync(1, 2, (result)=> {console.log("1 + 2 = " + result)
})

// 类名没有影响
class Main {// 定义静态构造函数static init() {// 注册键值对JSModule.registerFunc("addNumberAsync", addNumberAsync)}
}func addNumberAsync(context: JSContext, callInfo: JSCallInfo): JSValue {// 从JSCallInfo获取参数列表let arg0: JSValue = callInfo[0]let arg1: JSValue = callInfo[1]let arg2: JSValue = callInfo[2]// 把JSValue转换为仓颉类型let a: Float64 = arg0.toNumber()let b: Float64 = arg1.toNumber()let callback = arg2.asFunction(context)// 新建仓颉线程spawn {// 实际仓颉函数行为let value = a + b// 发起异步回调context.postJSTask {// 创建resultlet result = context.number(value)// 调用js回调callback.call(result)}}// 返回 voidreturn context.undefined()
}

在 ArkTS 存在着 Promise，这是对回调机制的一种封装，配合 async 、 await 的语法让回调机制变成同步调用的形式。对于上一个用例，使用 Promise 的形式来定义接口和访问：

// 接口定义
func addNumberAsync(context: JSContext, callInfo: JSCallInfo): JSValue {// 参数转换为仓颉类型let a = callInfo[0].toNumber()let b = callInfo[1].toNumber()// 创建PromiseCapability对象let promise = context.promiseCapability()// 创建新线程spawn {// 在新线程执行仓颉逻辑let result = a + b// 切换到ArkTS线程context.postJSTask {// 在ArkTS线程执行resolvepromise.resolve(context.number(result).toJSValue())}}// 返回Promisepromise.toJSValue()
}

// ArkTS 调用
import {requireCJLib} from "libark_interop_loader.so"
// 定义导出的接口
interface CustomLib {addNumberAsync(a: number, b: number): Promise<number>
}async function main() {// 导入仓颉库const cjLib = requireCJLib("libentry_default.so") as CangjieLib;// 调用仓颉函数let result = await cjLib.addNumberAsync(1, 2)console.log("1 + 2 = " + result)
}main()

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1. 题目链接 https://www.luogu.com.cn/problem/P1085 P1085 [NOIP2004 普及组] 不高兴的津津 2. 题目描述 题目描述&#xff1a;津津每天要上课还要上辅导班&#xff0c;每天学习超过8小时就不开心&#xff0c;帮忙检查下津津的下周日程安排&#xff0c;然后告诉我她哪天不高…
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