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多线程任务开发范例-TaskPool

2024-11-30 10:49

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概念介绍

任务池(taskpool)为应用程序提供一个多线程的运行环境,可以使用任务池API创建后台任务(Task),并对所创建的任务进行如任务执行、任务取消的操作。使用任务池,无需关心线程实例的生命周期,提升开发体验,还能降低整体资源的消耗、提高系统的整体性能。

API接口

任务池模块提供的功能非常基础,只支持任务构造,任务执行,任务取消等3类接口。关于任务池(taskpool)API能力详细信息,请参考@ohos.taskpool。本节只进行关键接口解读。

Task构造函数

使用线程池运行后台任务前,可以先构造一个Task实例。Task构造函数如下:

constructor(func: Function, …args: unknown[])

其中,参数解释:

参数名

类型

必填

说明

func

Function

任务执行需要传入函数,支持的函数返回值类型请查序列化支持类型

args

unknown[]

任务执行传入函数的参数,支持的参数类型请查序列化支持类型。默认值为undefined。

我们来看一个构造的示例。

@Concurrent
function printArgs(args) {
    console.log("printArgs: " + args);
    return args;
}

let task = new taskpool.Task(printArgs, "this is my first Task");

注意:上述实例代码是官方API提供的,实际上并不可用,使用装饰器@Concurrent会报错。实际上使用的是如下代码:

function concurrentTask(durationMs: number) {
  "use concurrent"
  console.info("[concurrentTask] task start, the args is " + durationMs)
  setTimeout(() => {
    console.info("[concurrentTask] task end ")
  }, durationMs)
  console.info("[concurrentTask] task return")
  return '[concurrentTask] returned'
}

function createTask() {
  let task = new taskPool.Task(concurrentTask, 10 * 1000)
  console.info("[createTask] created successfully")
  return task
}

执行异步函数

将待执行的函数放入taskpool内部任务队列等待,等待分发到工作线程执行。此种方式执行的情况下,没有创建任务,所以不可取消任务。后文将介绍的taskpool.cancel函数需要传入taskpool.Task参数。
接口定义如下,其中的参数不再解释,和Task构造函数的参数一样。

execute(func: Function, …args: unknown[]): Promise

示例代码如下:

@Concurrent
function printArgs(args) {
    console.log("printArgs: " + args);
    return args;
}

async function taskpoolExecute() {
  let value = await taskpool.execute(printArgs, 100);
  console.log("taskpool result: " + value);
}
...
taskpoolExecute();

执行Task任务

将创建好的任务放入taskpool任务池里等待,等待分发到工作线程执行。当前执行模式可尝试调用cancel进行任务取消。接口定义如下:

execute(task: Task, priority?: Priority): Promise

其中,参数如下:

参数名

类型

必填

说明

task

Task

需要在任务池中执行的任务。

priority

Priority

等待执行的任务的优先级(暂未支持)。

示例代码如下:

@Concurrent
function printArgs(args) {
    console.log("printArgs: " + args);
    return args;
}

async function taskpoolExecute() {
  let task = new taskpool.Task(printArgs, 100);
  let value = await taskpool.execute(task);
  console.log("taskpool result: " + value);
}

taskpoolExecute();

取消Task任务

取消任务池中的任务。在Task构造实例后直接调用cancal接口会找不到要取消的任务,需要调用execute接口后,才会放入任务池,调用cancel接口才有意义。

接口定义如下:

cancel(task: Task): void

其中,参数如下:

参数名

类型

必填

说明

task

Task

需要取消执行的任务。

示例代码如下:

@Concurrent
function printArgs(args) {
    console.log("printArgs: " + args);
    return args;
}

async function taskpoolCancel() {
  let task = new taskpool.Task(printArgs, 100);
  taskpool.execute(task);
  try {
    taskpool.cancel(task);
  } catch (e) {
    console.log("taskpool.cancel occur error:" + e);
  }
}

taskpoolCancel();

实现场景

我们主要为了体验线程池的使用,实现任务创建、任务执行和任务取消的功能。为了简化,相关输出使用console控制输出即可。

设计思路

简化界面实现,只需要简单地包含一个text和三个button。text用于展示接口调用信息,不同的button按钮被点击后触发调用不同的接口。通过设置日志查看操作执行情况。

开发步骤

UI界面实现

代码非常简单,使用DevEco Studio创建一个Empty Ability空工程后,加3个按钮就行。

“Create Task"按钮会创建一个任务。创建的Task实例会赋值给组件的变量,创建任务的代码如下。现在存在一个问题需要确认,@concurrent装饰器不知道如何使用,
当前使用的"use concurrent”。需要确认官方文档是否存在问题。

function concurrentTask(durationMs: number) {
  "use concurrent"
  console.info("[concurrentTask] task start, the args is " + durationMs)
  setTimeout(() => {
    console.info("[concurrentTask] task end ")
  }, durationMs)
  console.info("[concurrentTask] task return")
  return '[concurrentTask] returned'
}

function createTask() {
  let task = new taskPool.Task(concurrentTask, 10 * 1000)
  console.info("[createTask] created successfully")
  return task
}

"Execute Task"按钮会执行一个任务。组件的变量持有任务,该按钮可以持续点击,反复执行任务。

"Cancel Task"按钮会取消一个任务。如果认为没有调用execute接口,不在线程池里,取消会阿伯错;如果任务正在执行中,再去取消也会报错。实际上运行,没有得到想要的效果,需要进一步确认。

UI代码

entry\src\main\ets\pages\Index.ets文件片段如下:

task: taskPool.Task = null
   ...
  Column() {
	Text(this.message)
	  .fontSize(20)
	  .fontWeight(FontWeight.Bold)
	Blank()
	Row() {
	  Button("Create Task").onClick(() => {
		this.task = createTask()
		this.message = "Task Created"
	  })
	  Button("Execute Task").onClick(() => {
		executeTask(this.task)
		this.message = "Task Executed"
	  })
	  Button("Cancel Task").onClick(() => {
		cancelTask(this.task)
		this.message = "Task Cancel involved"
	  })
	}

  }

执行任务代码实现

我们再执行任务代码如何实现。

我们从上文知道,taskPool.execute接口有两种方式,可以传入异步函数和参数,也可以传入task实例和优先级参数。

此处,我们使用第二种方法,传入task实例和优先级参数。任务池模块尚未支持优先级,该参数也可以省略。

执行任务代码片段如下:

function executeTask(task: taskPool.Task) {
  console.info("[executeTask] executing")
  try {
    taskPool.execute(task, taskPool.Priority.HIGH).then(() => {
      console.info("[executeTask] executed successfully")
    })
  } catch (e) {
    console.error("[executeTask] execute failed, " + e.toString())
  }
}

取消任务代码实现

我们再看下取消任务的代码如何实现。

如果没有通过调用execute接口,没有放入任务池的task,执行cancel函数时,会报异常,毕竟在线程池是不存在的。

然后模拟一个延时操作,再去调用cancel函数。

期望可以正常取消任务,实际上,任务没有被取消,也没有报异常。这里就很奇怪,需要继续调查原因。

取消任务代码片段:

function cancelTask(task: taskPool.Task) {
  console.info("[cancelTask] canceling ")
  try {
    taskPool.execute(task, taskPool.Priority.HIGH)
    let start = new Date().getTime()
    // 延时1s,确保任务已执行
    while (new Date().getTime() - start < 1000) {
      continue
    }
    taskPool.cancel(task)
  } catch (e) {
    console.error("[cancelTask] cancel failed" + e.toString())
  }
}

运行测试效果

代码编写完毕,可以测试运行查看效果。推荐在模块级配置文件entry\build-profile.json5中,修改运行时为"HarmonyOS",这样就可以在DevEco Studio中使用Simulator模拟器进行运行测试,手头没有设备也可以轻松体验OpenHarmony应用开发。分别点击按钮,日志输出如下:

07-30 22:28:28.357 4214-7232/com.example.taskpooldemo I 0FEFE/JsApp: [createTask] created successfully
07-30 22:28:30.576 4214-7232/com.example.taskpooldemo I 0FEFE/JsApp: [executeTask] executing
07-30 22:28:30.576 4214-7256/com.example.taskpooldemo I 0FEFE/JsApp: [concurrentTask] task start, the args is 10000
07-30 22:28:30.576 4214-7256/com.example.taskpooldemo I 0FEFE/JsApp: [concurrentTask] task return
07-30 22:28:30.577 4214-7232/com.example.taskpooldemo I 0FEFE/JsApp: [executeTask] executed successfully
07-30 22:28:37.602 4214-7232/com.example.taskpooldemo I 0FEFE/JsApp: [cancelTask] canceling
07-30 22:28:37.608 4214-7256/com.example.taskpooldemo I 0FEFE/JsApp: [concurrentTask] task start, the args is 10000
07-30 22:28:37.609 4214-7256/com.example.taskpooldemo I 0FEFE/JsApp: [concurrentTask] task return
07-30 22:28:38.607 4214-7232/com.example.taskpooldemo E 0FEFE/JsApp: [cancelTask] cancel failedBusinessError: The task does not exist when it is canceled, taskpool:: can not find the task
07-30 22:28:40.580 4214-7256/com.example.taskpooldemo I 0FEFE/JsApp: [concurrentTask] task end
07-30 22:28:47.608 4214-7256/com.example.taskpooldemo I 0FEFE/JsApp: [concurrentTask] task end

注意事项

理论上,您可以使用任务池API创建数量不受限制的任务。当同一时间待执行的任务数量大于任务池工作线程数量,任务池会根据负载均衡机制进行扩容,增加工作线程数量,减少整体等待时长。同样,当执行的任务数量减少,工作线程数量大于执行任务数量,部分工作线程处于空闲状态,任务池会根据负载均衡机制进行缩容,减少工作线程数量。遗憾的是,负载均衡机制暂未支持。

创建的同一优先级任务的执行顺序可以由您决定,任务真实执行的顺序与您调用任务池API提供的任务执行接口顺序一致。任务默认优先级是taskPool.Priority.MEDIUM。遗憾的是,任务优先级机制暂未支持,可以忽略。

@concurrent装饰器如何使用,需要继续确认。另外,官方文档中提到:仅支持在Stage模型且module的compileMode为esmodule的project中使用taskpool api。compileMode设置为什么看起来并不影响什么,需要进一步确认。

最后,任务池模块现在属于基础版本,接口支持只支持简单的任务执行和取消功能,查询运行状态等接口也不支持。任务一旦执行,不支持取消。不建议您在任务中执行阻塞操作,特别是无限期阻塞操作,长时间的阻塞操作占据工作线程,可能会阻塞其他任务调度,影响您的应用性能。

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