HarmonyOS：多线程并发-Worker

Worker主要作用是为应用程序提供一个多线程的运行环境，可满足应用程序在执行过程中与宿主线程分离，在后台线程中运行一个脚本进行耗时操作，极大避免类似于计算密集型或高延迟的任务阻塞宿主线程的运行。具体接口信息及使用方法详情请见Worker。

一、Worker运作机制

Worker运作机制示意图

创建Worker的线程称为宿主线程（不一定是主线程，工作线程也支持创建Worker子线程），Worker自身的线程称为Worker子线程（或Actor线程、工作线程）。每个Worker子线程与宿主线程拥有独立的实例，包含基础设施、对象、代码段等，因此每个Worker启动存在一定的内存开销，需要限制Worker的子线程数量。Worker子线程和宿主线程之间的通信是基于消息传递的，Worker通过序列化机制与宿主线程之间相互通信，完成命令及数据交互。

二、Worker注意事项

创建Worker时，有手动和自动两种创建方式，手动创建Worker线程目录及文件时，还需同步进行相关配置，详情请参考创建Worker的注意事项。

使用Worker能力时，构造函数中传入的Worker线程文件的路径在不同版本有不同的规则，详情请参见文件路径注意事项。

Worker创建后需要手动管理生命周期，且最多同时运行的Worker子线程数量为64个，详情请参见生命周期注意事项。

由于不同线程中上下文对象是不同的，因此Worker线程只能使用线程安全的库，例如UI相关的非线程安全库不能使用。

序列化传输的数据量大小限制为16MB。

使用Worker模块时，需要在宿主线程中注册onerror接口，否则当Worker线程出现异常时会发生jscrash问题。

不支持跨HAP使用Worker线程文件。

引用HAR/HSP前，需要先配置对HAR/HSP的依赖，详见引用共享包。

不支持在Worker工作线程中使用AppStorage。

三、创建Worker的注意事项

Worker线程文件需要放在"{moduleName}/src/main/ets/"目录层级之下，否则不会被打包到应用中。有手动和自动两种创建Worker线程目录及文件的方式。

手动创建：开发者手动创建相关目录及文件，此时需要配置build-profile.json5的相关字段信息，Worker线程文件才能确保被打包到应用中。
Stage模型：

复制代码

"buildOption": {
  "sourceOption": {
    "workers": [
      "./src/main/ets/workers/worker.ets"
    ]
  }
}

FA模型：

复制代码

"buildOption": {
  "sourceOption": {
    "workers": [
      "./src/main/ets/MainAbility/workers/worker.ets"
    ]
  }
}

自动创建：DevEco Studio支持一键生成Worker，在对应的{moduleName}目录下任意位置，点击鼠标右键 > New > Worker，即可自动生成Worker的模板文件及配置信息，无需再手动在build-profile.json5中进行相关配置。

四、文件路径注意事项

当使用Worker模块具体功能时，均需先构造Worker实例对象，其构造函数与API版本相关，且构造函数需要传入Worker线程文件的路径（scriptURL）。

复制代码

// 导入模块
import { worker } from '@kit.ArkTS';

// API 9及之后版本使用：
const worker1: worker.ThreadWorker = new worker.ThreadWorker('entry/ets/workers/worker.ets');
// API 8及之前版本使用：
const worker2: worker.Worker = new worker.Worker('entry/ets/workers/worker.ets');

4.1 Stage模型下的文件路径规则

构造函数中的scriptURL要求如下：

scriptURL的组成包含 {moduleName}/ets 和相对路径 relativePath。

relativePath是Worker线程文件相对于"{moduleName}/src/main/ets/"目录的相对路径。

4.1.1 加载Ability中Worker线程文件场景

加载Ability中的worker线程文件，加载路径规则：{moduleName}/ets/{relativePath}。

复制代码

import { worker } from '@kit.ArkTS';

// worker线程文件所在路径："entry/src/main/ets/workers/worker.ets"
const workerStage1: worker.ThreadWorker = new worker.ThreadWorker('entry/ets/workers/worker.ets');

// worker线程文件所在路径："phone/src/main/ets/ThreadFile/workers/worker.ets"
const workerStage2: worker.ThreadWorker = new worker.ThreadWorker('phone/ets/ThreadFile/workers/worker.ets');

4.1.2 加载HSP中Worker线程文件场景

加载HSP中worker线程文件，加载路径规则：{moduleName}/ets/{relativePath}。

复制代码

import { worker } from '@kit.ArkTS';

// worker线程文件所在路径： "hsp/src/main/ets/workers/worker.ets"
const workerStage3: worker.ThreadWorker = new worker.ThreadWorker('hsp/ets/workers/worker.ets');

4.1.3 加载HAR中Worker线程文件场景

加载HAR中worker线程文件存在以下两种情况：

@标识路径加载形式：所有种类的模块加载本地HAR中的Worker线程文件，加载路径规则：@{moduleName}/ets/{relativePath}。

相对路径加载形式：本地HAR加载该包内的Worker线程文件，加载路径规则：创建Worker对象所在文件与Worker线程文件的相对路径。
说明

当开启useNormalizedOHMUrl（即将工程目录中与entry同级别的应用级build-profile.json5文件中strictMode属性的useNormalizedOHMUrl字段配置为true）或HAR包会被打包成三方包使用时，则HAR包中使用Worker仅支持通过相对路径的加载形式创建。

复制代码

import { worker } from '@kit.ArkTS';

// @标识路径加载形式：
// worker线程文件所在路径: "har/src/main/ets/workers/worker.ets"
const workerStage4: worker.ThreadWorker = new worker.ThreadWorker('@har/ets/workers/worker.ets');

// 相对路径加载形式：
// worker线程文件所在路径: "har/src/main/ets/workers/worker.ets"
// 创建Worker对象的文件所在路径："har/src/main/ets/components/mainpage/MainPage.ets"
const workerStage5: worker.ThreadWorker = new worker.ThreadWorker('../../workers/worker.ets');

4.2 FA模型下的文件路径规则

构造函数中的scriptURL为：Worker线程文件与"{moduleName}/src/main/ets/MainAbility"的相对路径。

复制代码

import { worker } from '@kit.ArkTS';

// 主要说明以下三种场景：

// 场景1： Worker线程文件所在路径："{moduleName}/src/main/ets/MainAbility/workers/worker.ets"
const workerFA1: worker.ThreadWorker = new worker.ThreadWorker("workers/worker.ets", {name:"first worker in FA model"});

// 场景2： Worker线程文件所在路径："{moduleName}/src/main/ets/workers/worker.ets"
const workerFA2: worker.ThreadWorker = new worker.ThreadWorker("../workers/worker.ets");

// 场景3： Worker线程文件所在路径："{moduleName}/src/main/ets/MainAbility/ThreadFile/workers/worker.ets"
const workerFA3: worker.ThreadWorker = new worker.ThreadWorker("ThreadFile/workers/worker.ets");

五、生命周期注意事项

Worker的创建和销毁耗费性能，建议开发者合理管理已创建的Worker并重复使用。Worker空闲时也会一直运行，因此当不需要Worker时，可以调用terminate()接口或close()方法主动销毁Worker。若Worker处于已销毁或正在销毁等非运行状态时，调用其功能接口，会抛出相应的错误。

Worker的数量由内存管理策略决定，设定的内存阈值为1.5GB和设备物理内存的60%中的较小者。在内存允许的情况下，系统最多可以同时运行64个Worker。如果尝试创建的Worker数量超出这一上限，系统将抛出错误："Worker initialization failure, the number of workers exceeds the maximum."。实际运行的Worker数量会根据当前内存使用情况动态调整。一旦所有Worker和主线程的累积内存占用超过了设定的阈值，系统将触发内存溢出（OOM）错误，导致应用程序崩溃。

六、跨har包加载Worker

创建har详情参考开发静态共享包。

在har中创建Worker线程文件相关内容。

复制代码

// worker.ets
workerPort.onmessage = (e: MessageEvents) => {
  console.info("worker thread receive message: ", e.data);
  workerPort.postMessage('worker thread post message to main thread');
}

在entry模块的oh-package.json5文件中配置har包的依赖。

复制代码

// 在entry模块配置har包的依赖
{
  "name": "entry",
  "version": "1.0.0",
  "description": "Please describe the basic information.",
  "main": "",
  "author": "",
  "license": "",
  "dependencies": {
    "har": "file:../har"
  }
}

在entry模块中加载har包中的Worker线程文件。

复制代码

// Index.ets
import { worker } from '@kit.ArkTS';

@Entry
@Component
struct 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(() => {
          // 通过@标识路径加载形式，加载har中Worker线程文件
          let workerInstance = new worker.ThreadWorker('@har/ets/workers/worker.ets');
          workerInstance.onmessage = () => {
            console.info('main thread onmessage');
          };
          workerInstance.postMessage('hello world');
        })
    }
    .height('100%')
    .width('100%')
  }
}

七、多级Worker生命周期管理

由于支持创建多级Worker（即通过父Worker创建子Worker的机制形成层级线程关系），且Worker线程生命周期由用户自行管理，因此需要注意多级Worker生命周期的正确管理。若用户销毁父Worker时未能结束其子Worker的运行，会产生不可预期的结果。建议用户确保子Worker的生命周期始终在父Worker生命周期范围内，并在销毁父Worker前先销毁所有子Worker。

7.1 推荐使用示例

复制代码

// 在主线程中创建Worker线程（父Worker），在worker线程中再次创建Worker线程（子Worker）
// main thread
import { worker, MessageEvents, ErrorEvent } from '@kit.ArkTS';

// 主线程中创建父worker对象
const parentworker = new worker.ThreadWorker("entry/ets/workers/parentworker.ets");

parentworker.onmessage = (e: MessageEvents) => {
  console.info("主线程收到父worker线程信息 " + e.data);
}

parentworker.onexit = () => {
  console.info("父worker退出");
}

parentworker.onerror = (err: ErrorEvent) => {
  console.info("主线程接收到父worker报错 " + err);
}

parentworker.postMessage("主线程发送消息给父worker-推荐示例");

// parentworker.ets
import { ErrorEvent, MessageEvents, ThreadWorkerGlobalScope, worker } from '@kit.ArkTS';

// 创建父Worker线程中与主线程通信的对象
const workerPort: ThreadWorkerGlobalScope = worker.workerPort;

workerPort.onmessage = (e : MessageEvents) => {
  if (e.data == "主线程发送消息给父worker-推荐示例") {
    let childworker = new worker.ThreadWorker("entry/ets/workers/childworker.ets");

    childworker.onmessage = (e: MessageEvents) => {
      console.info("父Worker收到子Worker的信息 " + e.data);
      if (e.data == "子Worker向父Worker发送信息") {
        workerPort.postMessage("父Worker向主线程发送信息");
      }
    }

    childworker.onexit = () => {
      console.info("子Worker退出");
      // 子Worker退出后再销毁父Worker
      workerPort.close();
    }

    childworker.onerror = (err: ErrorEvent) => {
      console.info("子Worker发生报错 " + err);
    }

    childworker.postMessage("父Worker向子Worker发送信息-推荐示例");
  }
}

// childworker.ets
import { ErrorEvent, MessageEvents, ThreadWorkerGlobalScope, worker } from '@kit.ArkTS';

// 创建子Worker线程中与父Worker线程通信的对象
const workerPort: ThreadWorkerGlobalScope = worker.workerPort;

workerPort.onmessage = (e: MessageEvents) => {
  if (e.data == "父Worker向子Worker发送信息-推荐示例") {
    // 子Worker线程业务逻辑...
    console.info("业务执行结束，然后子Worker销毁");
    workerPort.close();
  }
}

执行结果

7.2 不推荐使用示例

不建议父Worker主动销毁后，子Worker仍向父Worker发送消息。

复制代码

// main thread
import { worker, MessageEvents, ErrorEvent } from '@kit.ArkTS';

const parentworker = new worker.ThreadWorker("entry/ets/workers/parentworker.ets");

parentworker.onmessage = (e: MessageEvents) => {
  console.info("主线程收到父Worker信息" + e.data);
}

parentworker.onexit = () => {
  console.info("父Worker退出");
}

parentworker.onerror = (err: ErrorEvent) => {
  console.info("主线程接收到父Worker报错 " + err);
}

parentworker.postMessage("主线程发送消息给父Worker");

// parentworker.ets
import { ErrorEvent, MessageEvents, ThreadWorkerGlobalScope, worker } from '@kit.ArkTS';

const workerPort: ThreadWorkerGlobalScope = worker.workerPort;

workerPort.onmessage = (e : MessageEvents) => {
  console.info("父Worker收到主线程的信息 " + e.data);

  let childworker = new worker.ThreadWorker("entry/ets/workers/childworker.ets")

  childworker.onmessage = (e: MessageEvents) => {
    console.info("父Worker收到子Worker的信息 " + e.data);
  }

  childworker.onexit = () => {
    console.info("子Worker退出");
    workerPort.postMessage("父Worker向主线程发送信息");
  }

  childworker.onerror = (err: ErrorEvent) => {
    console.info("子Worker发生报错 " + err);
  }

  childworker.postMessage("父Worker向子Worker发送信息");

  // 创建子Worker后，销毁父Worker
  workerPort.close();
}

不建议在明确父Worker发起销毁操作的同步调用前后仍在父Worker线程创建子Worker。不建议在不确定父Worker是否发起销毁操作的情况下，仍在父Worker线程创建子Worker，即创建子Worker线程成功之前需保证父Worker线程始终处于存活状态。

复制代码

// main thread
import { worker, MessageEvents, ErrorEvent } from '@kit.ArkTS';

const parentworker = new worker.ThreadWorker("entry/ets/workers/parentworker.ets");

parentworker.onmessage = (e: MessageEvents) => {
  console.info("主线程收到父Worker信息" + e.data);
}

parentworker.onexit = () => {
  console.info("父Worker退出");
}

parentworker.onerror = (err: ErrorEvent) => {
  console.info("主线程接收到父Worker报错 " + err);
}

parentworker.postMessage("主线程发送消息给父Worker");

// parentworker.ets
import { ErrorEvent, MessageEvents, ThreadWorkerGlobalScope, worker } from '@kit.ArkTS';

const workerPort: ThreadWorkerGlobalScope = worker.workerPort;

workerPort.onmessage = (e : MessageEvents) => {
  console.info("父Worker收到主线程的信息 " + e.data);

  // 父Worker销毁后创建子Worker，行为不可预期
  workerPort.close();
  let childworker = new worker.ThreadWorker("entry/ets/workers/childworker.ets");

  // 子Worker线程未确认创建成功前销毁父Worker，行为不可预期
  // let childworker = new worker.ThreadWorker("entry/ets/workers/childworker.ets");
  // workerPort.close();

  childworker.onmessage = (e: MessageEvents) => {
    console.info("父Worker收到子Worker的信息 " + e.data);
  }

  childworker.onexit = () => {
    console.info("子Worker退出");
    workerPort.postMessage("父Worker向主线程发送信息");
  }

  childworker.onerror = (err: ErrorEvent) => {
    console.info("子Worker发生报错 " + err);
  }

  childworker.postMessage("父Worker向子Worker发送信息");
}

// childworker.ets
import { ErrorEvent, MessageEvents, ThreadWorkerGlobalScope, worker } from '@kit.ArkTS';

const workerPort: ThreadWorkerGlobalScope = worker.workerPort;

workerPort.onmessage = (e: MessageEvents) => {
  console.info("子Worker收到信息 " + e.data);
}

八、ThreadWorker

使用以下方法前，均需先构造ThreadWorker实例，ThreadWorker类继承WorkerEventTarget。

8.1 constructor

constructor(scriptURL: string, options?: WorkerOptions)

ThreadWorker构造函数。

元服务API：从API version 11 开始，该接口支持在元服务中使用。

系统能力： SystemCapability.Utils.Lang

参数：

参数名	类型	必填	说明
script URL	string	是	Worker线程文件的路径。路径规则详细参考文件路径注意事项。
options	WorkerOptions	否	Worker构造的选项。

示例：

此处以在Stage模型中Ability加载Worker文件为例，使用Library加载Worker线程文件的场景参考文件路径注意事项。

复制代码

import { worker } from '@kit.ArkTS';

// 主要说明以下两种场景：

// 场景1： worker文件所在路径："entry/src/main/ets/workers/worker.ets"
const workerStageModel01 = new worker.ThreadWorker('entry/ets/workers/worker.ets', {name:"first worker in Stage model"});

// 场景2： worker文件所在路径："phone/src/main/ets/ThreadFile/workers/worker.ets"
const workerStageModel02 = new worker.ThreadWorker('phone/ets/ThreadFile/workers/worker.ets');

九、postMessage

postMessage(message: Object, transfer: ArrayBuffer[]): void

宿主线程通过转移对象所有权的方式向Worker线程发送消息。

系统能力 ： SystemCapability.Utils.Lang

元服务API：从API version 11 开始，该接口支持在元服务中使用。

参数：

参数名	类型	必填	说明
message	Object	是	发送至Worker的数据，该数据对象必须是可序列化，序列化支持类型见其他说明。
transfer	ArrayBuffer[]	是	表示可转移的ArrayBuffer实例对象数组，该数组中对象的所有权会被转移到Worker线程，在宿主线程中将会变为不可用，仅在Worker线程中可用，数组不可传入null。

示例：

Worker.ets代码

复制代码

// Worker.ets
import { worker, MessageEvents, ErrorEvent } from '@kit.ArkTS';

// 创建worker线程中与宿主线程通信的对象
const workerPort = worker.workerPort

// worker线程接收宿主线程信息
workerPort.onmessage = (e: MessageEvents): void => {
  // data：宿主线程发送的信息
  let data: number = e.data;
  // 往收到的buffer里写入数据
  const view = new Int8Array(data).fill(3);
  // worker线程向宿主线程发送信息
  workerPort.postMessage(view);
}

// worker线程发生error的回调
workerPort.onerror = (err: ErrorEvent) => {
  console.log("worker.ets onerror" + err.message);
}

Index.ets代码

复制代码

// Index.ets
import { worker, MessageEvents, ErrorEvent } from '@kit.ArkTS';

@Entry
@Component
struct Index {
  @State message: string = 'Hello World';

  build() {
    Row() {
      Column() {
        Text(this.message)
          .fontSize(50)
          .fontWeight(FontWeight.Bold)
          .onClick(() => {
            // 宿主线程中创建Worker对象
            const workerInstance = new worker.ThreadWorker("entry/ets/workers/Worker.ets");
            // 宿主线程向worker线程传递信息
            const buffer = new ArrayBuffer(8);
            workerInstance.postMessage(buffer, [buffer]);
            // 宿主线程接收worker线程信息
            workerInstance.onmessage = (e: MessageEvents): void => {
              // data：worker线程发送的信息
              let data: number = e.data;
              console.info("main thread data is  " + data);
              // 销毁Worker对象
              workerInstance.terminate();
            }
            // 在调用terminate后，执行onexit
            workerInstance.onexit = (code) => {
              console.log("main thread terminate");
            }

            workerInstance.onerror = (err: ErrorEvent) => {
              console.log("main error message " + err.message);
            }
          })
      }
      .width('100%')
      .height('100%')
    }
  }
}

执行结果