OpenHarmony 实战开发——ArkUI中的线程和看门狗机制

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：

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_JSif (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：

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？

1. platformRunner_

在InitPlatformThread函数中初始化。

void FlutterTaskExecutor::InitPlatformThread(bool useCurrentEventRunner)
{
#ifdef OHOS_STANDARD_SYSTEMplatformRunner_ = flutter::PlatformTaskRunner::CurrentTaskRunner(useCurrentEventRunner);
#elsefml::MessageLoop::EnsureInitializedForCurrentThread();platformRunner_ = fml::MessageLoop::GetCurrent().GetTaskRunner();
#endifFillTaskTypeTable(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));
}

2. 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_BUILDgpuRunner_ = taskRunners.GetRasterTaskRunner();
#elsegpuRunner_ = 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_DISABLEDsettings.enable_software_rendering = false;
#elsesettings.enable_software_rendering = true;
#endif
#ifdef ENABLE_ROSEN_BACKENDsettings.use_system_render_thread = SystemProperties::GetRosenBackendEnabled();
#endifsettings.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,     // labelplatform_runner,  // platformgpu_runner,       // gpuui_runner,        // uiio_runner         // io);

说明：目前OHOS上，配置的参数如下：

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。

3. 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。

4. 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

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。

为了帮助到大家能够更有效的学习OpenHarmony 开发的内容，下面特别准备了一些相关的参考学习资料：