armonyOS 2提供了兩種應用開發語言：Java和JS。Java線程特性能夠讓多任務并行，充分利用硬件資源開發出高性能的應用。而JS卻是一個單線程語言，無法像Java一樣創建新的Thread，用JS語言開發是否會導致硬件資源無法充分利用的情況呢？

本文給大家介紹“ACE JS的單線程異步機制”就是解決這個問題的。然而，說到 “單線程”與“異步”，大家可能會比較疑惑，因為單線程和異步在概念上是沖突的，單線程無法做到多任務并發，也就不會存在異步這種通信機制。

確實，JS語言本身是無法實現異步的，但是ACE JS框架卻提供了多線程的宿主環境，通過消息通信機制讓JS語言有了異步的屬性，下面我們來詳細描述其原理。

ACE開發框架

使用JS開發HarmonyOS應用，使用的開發框架名為ACE（Ability Cross-Platform Environment），該框架適用于手機、平板、智慧屏、智慧表、車機等設備，具備“一次開發，多端部署”的能力。

ACE框架包括應用層（Application）、前端框架層（Framework）、引擎層（Engine）和平臺適配層（Porting Layer），如下圖所示：

?● Application

應用層表示開發者使用JS UI框架開發的FA應用，這里的FA應用特指JS FA應用。

● Framework

前端框架層主要完成前端頁面解析，以及提供MVVM（Model-View-ViewModel）開發模式、頁面路由機制和自定義組件等能力。

● Engine

引擎層主要提供動畫解析、DOM（Document Object Model）樹構建、布局計算、渲染命令構建與繪制、事件管理等能力。

● Porting Layer

適配層主要完成對平臺層進行抽象，提供抽象接口，可以對接到系統平臺。比如：事件對接、渲染管線對接和系統生命周期對接等。

ACE開發框架的線程模型

?

?

每個HarmonyOS JS應用，都是通過上圖所示的ACE開發框架進行加載渲染的。ACE開發框架包含了JS線程、UI線程、GPU線程、IO線程，并且在ACE框架外還會存在一類后臺任務線程。

其中GPU線程與IO線程主要是ACE框架初始化與頁面加載渲染的過程需要的，為ACE框架內部的專有線程，不會被應用直接操作到，應用不需要特別關注；UI線程、JS線程和后臺任務線程會與應用開發代碼相關，后面著重分析這三個線程的作用和關系。

● UI線程：負責應用界面的繪制刷新，與應用的進程號相同，又叫主線程。如果開發JS+JAVA的混合編程，JAVA PA（Particle Ability）的onStart/onConnect等Ability生命周期回調便是運行在主線程，若在這些生命周期回調上執行耗時操作則會導致JS UI的繪制刷新卡住。

● JS線程：應用的JS代碼會被JS引擎解析執行，并運行在JS線程上，而JS又是單線程語言，所以目前我們工程中看到的所有的JS代碼都會執行在這個進程下唯一的JS線程上。

● 后臺任務線程：這里是對ACE框架外部的后臺線程的一個統稱，并不單指一個線程，也并不唯一。后臺任務線程包含了Java PA線程、文件操作API、網絡訪問API內部實現等相關線程。

下面我們結合測試代碼來看一下這3個線程之間的關系。

JS線程與UI線程的關系

為了驗證JS線程與UI線程的關系，我們準備了一個實驗性質的Demo，主要代碼以及運行過程的Log如下：

首先我們在IDE建立一個Empty Ablity(JS)模板的HelloWorld工程，在生命周期、按鈕響應回調方法里增加Log以觀察線程情況。剛創建的app.js中Application生命周期默認已經有Log，無需額外添加。

我們只需要在主界面index.js文件中onInit增加日志：

console.info(<span class="hljs-string">'page.default onInit'</span>);復制

然后在index.hml中增加一個button以及會一直進行動畫的progress組件：

<button id='button1' onclick="onButtonClick">I'm a button</button>
<progress type="circular"/>復制

最后在index.js中增加按鈕點擊響應事件以及Log，并且嘗試sleep阻塞js線程：

function sleep(delay) {
        for (var t = Date.now(); Date.now() - t <= delay; );
}
onButtonClick() {
        console.info('onButtonClick begin');
        sleep(1000);
        console.info('onButtonClick end');
}復制

將應用運行起來，點擊兩次按鈕，得到如下Log：

?

?

從輸出的Log中，我們可以看到這個JS FA進程號為22592，也就是說UI線程是22592；生命周期回調以及按鈕響應均在24077線程，這個就是JS線程，所以JS線程與UI線程不是同一個線程。

并且我們嘗試通過sleep方法阻塞JS線程，想觀察JS線程阻塞是否會影響到UI線程的刷新。最終得出的結論是無論JS線程sleep多長時間，UI界面上的progress組件動畫一直會不斷刷新，按鈕也會有按壓效果變化，所以我們可以推測JS線程與UI線程的相互調用應該是通過某種消息機制完成的，而不是阻塞式的調用。

JS線程與后臺任務線程的關系

ACE JS框架提供了JS FA（Feature Ability）調用Java PA（Particle Ability）的機制，該機制提供了一種通道來傳遞方法調用、處理數據返回以及訂閱事件上報。我們同樣制作一個Demo來驗證JS線程與Java PA線程的關系：

在JS中，我們通過FeatureAbility.callAbility拉起并調用了名為一個類名為ServiceAbility的Java PA，并拿到返回結果：

var action = {};
action.bundleName = <span class="hljs-string">'com.blancwu.test'</span>;
action.abilityName = <span class="hljs-string">'com.blancwu.test.ServiceAbility'</span>;
action.messageCode = <span class="hljs-number">1001</span>;
action.abilityType = <span class="hljs-number">0</span>;
action.syncOption = <span class="hljs-number">0</span>;

console.info(<span class="hljs-string">'FeatureAbility.callAbility begin'</span> + JSON.stringify(action));
FeatureAbility.callAbility(action).then(function (value) {
    console.info(<span class="hljs-string">'FeatureAbility.callAbility async result '</span> + JSON.stringify(value));
})
console.info(<span class="hljs-string">'FeatureAbility.callAbility end'</span> + JSON.stringify(action));復制

在ServiceAbility的onRemoteRequest中增加Log輸出，并sleep 1秒鐘，以便觀察線程情況與之間關系：

@Override
public boolean onRemoteRequest(int code, MessageParcel data, MessageParcel reply, MessageOption option) throws RemoteException {
    HiLog.info(LABEL_LOG, "onRemoteRequest begin " + code);
    if (code == 1001) {
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        Map<String, Object> result = new HashMap<String, Object>();
        result.put("result", 1);
        reply.writeString(ZSONObject.toZSONString(result));
    }
    HiLog.info(LABEL_LOG, "onRemoteRequest end " + code);
    return super.onRemoteRequest(code, data, reply, option);
}復制

以上代碼完成后，我們進行執行，得到的Log如下：

?

?

我們觀察到本次運行主進程（UI線程）號為4133，JS代碼執行在JS線程5887，Java PA響應onRemoteRequest執行在另一個后臺任務線程5837。通過Log我們看到onRemoteRequst即使阻塞了后臺任務線程1s也不會影響JS線程的并行執行以及主線程（UI線程）上動畫的刷新，做到了JS線程與后臺任務線程異步地執行事務。

JS線程的異步機制

上面從代碼實驗角度觀察到了JS線程與其他線程的異步關系，那么JS線程是怎么處理來自其他多個線程的調用的呢？我們先來看一下傳統的瀏覽器環境下的機制：

?

?

上圖中，JS線程中的函數調用會存在于棧（stack）中，棧中的函數可以調用瀏覽器環境提供的WebAPIs，包含了DOM、ajax、timeout等API，這些API會在瀏覽器環境提供的另外一個外部線程執行，執行完成后會在任務隊列（callback queue）中加入對應的回調事件（如onClick、onLoad、onDone）。當棧中的代碼執行完畢，即棧清空后，JS線程又會通過event loop取出任務隊列中的下一個任務進行執行，以此類推完成整個的程序執行。更具體的機制可以去看阮一峰老師介紹JS EventLoop的文章：

● JS EventLoop介紹

http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/10/event-loop.html

HarmonyOS ACE開發框架同樣遵循上述最基本的EventLoop調度機制，并且提供了更多的機制和API，讓業務邏輯可以在外部線程執行，包含了上面提到的Java PA以及異步回調的系統能力API。其中，異步回調的系統能力API包含如文件系統操作和網絡操作等，具體大家可以按照我們實驗Demo的方法去嘗試一下。

● 參考

https://developer.harmonyos.com/cn/docs/documentation/doc-references/js-apis-file-storage-0000000000629445

未來發展的展望

目前ACE JS應用內實現多線程的最佳方式是通過混合編程調用Java PA方式，但未來純JS應用一定會越來越多，那么，只支持單線程的JS ACE框架的異步API能解決各種復雜場景的問題嗎？

單線程的JS加上異步API能夠很好解決單個I/O阻塞的問題，但是如果遇到大量的I/O事件，比如批刪除大量文件，通過for循環發起了大量異步任務，也會降低執行效率，甚至阻塞其他異步任務的執行。并且如果要使用JS語言開發計算密集型的任務，也無法在唯一的JS線程上進行。

這時就需要一個真正的JS多線程處理機制了，雖然目前HarmonyOS 2還未支持，但未來HarmonyOS會考慮規劃出與HTML5類似提供支持WebWorker機制，支持開發出多線程的JS代碼，提供給應用開發者更多的發揮空間。

帖子（轉載）描述了一些C/C++中的開源庫，供平時工作中參考。

如果各位小伙伴有用的方便且好用的庫也請分享上來吧！

1 綜合性的庫

Boost

Home：http://boost.org/

Boost 大概是最重要的第三方 C++ 庫。其作者有很多是 C++ 標準委員會的成員。Boost 的很多子庫后來都成為 C++ 的標準庫。

本頁面的其它章節還會繼續提及 Boost 在各種領域的應用。

wxWidgets

Home：https://wxwidgets.org/

這是一個非常老牌的 C++ 開源 GUI 框架，誕生于1992年。原先叫做 wxWindows，后來因為微軟的法律糾紛，改為現名。

它支持的操作系統平臺很多（包括嵌入式系統）。

很多開源項目用到它，比如：BitTorrent、aMule、FileZilla、Code::Blocks、Dolphin......

雖然它以 GUI 為主，但是也提供了其它一些輔助功能（比如：進程間通訊、網絡、數據庫、多媒體......）

Qt

Home：http://www.qt-project.org/

這是一個非常老牌的 C++ 開源 GUI 框架，于1995年發布 1.0 版本。原先由 Trolltech 公司維護，后來該公司被 Nokia 收購。

它支持的操作系統平臺很多（包括嵌入式系統）。

雖然它以 GUI 為主，但是也提供了其它一些輔助功能（比如：網絡、數據庫、多媒體、3D引擎......）

APR（Apache Portable Runtime）

Home：https://apr.apache.org/

這是由 Apache 社區維護的 C 開源庫，主要提供操作系統相關的功能（文件系統、進程、線程、用戶、IPC）。此外還提供了一些網絡相關的功能。

APR 原先是 Apache Web 服務器的一個組成部分，后來獨立出來，成為一個單獨的開源項目。

ACE（Adaptive Communication Environment）

Home：http://www.cse.wustl.edu/~schmidt/ACE.html

這是一個跨平臺的 C++ 庫，提供了一套網絡通訊的框架；另外還支持線程、進程和 IPC。

POCO

Home：http://pocoproject.org/

它的名稱源自“POrtable COmponents”，是一個基于 C++ 的開源庫。

它的功能以網絡通訊為主，同時也提供一些其它功能（比如：多線程、進程間通訊、數據庫、XML、JSON......）

Dlib

Home：http://dlib.net/

誕生于2002年的 C++ 開源庫，提供了非常多的功能（網絡、多線程、GUI、數值計算、圖像處理、數據挖掘......）。

它還有一個特色是：同時提供了 Python API :)

Crypto++

Home：http://www.cryptopp.com/

它也叫“CryptoPP”或“libcrypto++”，是非常著名的開源加密庫，誕生于1995年。基于 C++ 開發，大量用到模板語法。

雖然它以加密為主，但是也提供了其它一些輔助功能（比如：數據壓縮、編碼解碼、計時器...）

2 數據結構 & 算法

2.1 容器

2.1.1 標準容器

std

C++ 98 標準內置的 STL 提供了如下容器：

數組：vector（動態數組）、valarray（針對數值類型特化的 vector）、bitset（儲存比特的【固定】數組）

鏈表：list（雙向）

隊列：queue、deque（雙端隊列）

棧：stack

映射：map（鍵值無重復）、multimap（鍵值可重復）

集合：set（元素無重復）、multiset（元素可重復）

C++ 11 標準新增了如下容器：

數組：array（相比 vector，它的 size 是編譯時【固定】的）

鏈表：forward_list（相比 list，它是【單向】的）

映射：unordered_map、unordered_multimap（相比 map 和 multimap，這倆采用 hash 實現）

集合：unordered_set、unordered_multiset（相比 set 和 multiset，這倆采用 hash 實現）

下面幾個容器，C++ 標準【沒有】包含，但包含在某些知名的 STL 第三方庫中（比如 SGI 的 STL）：

映射：hash_map、hash_multimap（與 unordered_map、unordered_multimap 相同）

集合：hash_set、hash_multiset（與 unordered_set、unordered_multiset 相同）

2.1.2 Lockfree 的容器

Boost.Lockfree

Docs：http://boost.org/libs/lockfree

Boost 前面已經介紹過。這是 Boost 的其中一個子庫，提供了三種 lock-free 的容器（queue、stack、spsc_queue）。最后這種是“環形緩沖”。

libcds（Concurrent Data Structures）

Home：http://libcds.sourceforge.net/

這是一個跨平臺的 C++ 開源庫，提供了若干 lock-free 的容器。它的 2.0.0 版本，代碼重寫以支持 C++ 11 標準。

2.1.3 環形緩沖

Boost.CircularBuffer

Docs：http://boost.org/libs/circular_buffer

Boost 前面已經介紹過。這是 Boost 的其中一個子庫，提供了“環形緩沖區”的模板。

“環形緩沖區”可以降低內存分配的開銷。

代碼示例

2.1.4 多維數組

Boost.MultiArray

Docs：http://boost.org/libs/multi_array

Boost 前面已經介紹過。這是 Boost 的其中一個子庫，提供了任意維的數組。

代碼示例——3維數組

2.1.5 圖

Boost.Graph

Docs：http://boost.org/libs/graph

Boost 前面已經介紹過。這是 Boost 的其中一個子庫，簡稱 BGL（Boost Graph Library），封裝了“圖”這種數據結構。

它提供了與 STL 類似的泛型編程風格。

Dlib

Docs：http://dlib.net/graph_tools.html

Dlib 前面已經介紹過。它提供了2個類（graph & directed_graph）封裝“圖”。

2.2 對容器的操作

（STL 標準庫里面已經實現了很多算法用來操作容器，考慮到本頁面已經很長，這里只列舉第三方庫實現的算法）

Boost.Foreach

Docs：http://boost.org/libs/foreach

Boost 前面已經介紹過。這是 Boost 的其中一個子庫，提供了通用的遍歷，其效果類似于 Python 的 for 循環語法。

有了它，你在遍歷時無需聲明迭代器變量，也無需關心遍歷的容器是何種類型。

代碼示例——遍歷字符串

2.3 字符串處理

2.3.1 字符集

Boost.Locale

Docs：http://boost.org/libs/locale

Boost 前面已經介紹過。這是 Boost 的其中一個子庫，提供了各種“本地化”的功能。其中就包括字符集編碼轉換。

代碼示例

POCO.Text

Docs：http://pocoproject.org/docs/package-Foundation.Text.html

POCO 前面已經介紹過。它提供了 UTF8/UTF16/UTF32 的轉換。

2.3.2 字符串格式化

Boost.Format

Docs：http://boost.org/libs/format

Boost 前面已經介紹過。這是 Boost 的其中一個子庫，提供了“格式化字符串”的功能。相比 ANSI C 的 sprintf() 和 snprintf()，它的格式化功能更強并且更安全。

代碼示例

fmt

Home：https://github.com/fmtlib/fmt

這是一個輕量級、類型安全、高性能的字符串格式化庫。它也可以用來替代 C++ 標準庫中的 IOStreams。

代碼示例

2.3.3 正則表達式

PCRE（Perl Compatible Regular Expressions）

Home：http://www.pcre.org/

這是一個很老牌的正則表達式的庫，誕生于1997年。很多知名的開源項目（Apache、PHP、KDE）用到了它。

Boost.Regex

Docs：http://boost.org/libs/regex

Boost 前面已經介紹過。這是 Boost 的其中一個子庫，提供了“正則式”的功能。

注：Boost 的這個子庫已經進入 C++ 11 標準。

代碼示例——基于正則式進行匹配和替換

re2

Home：https://github.com/google/re2

這是 Google 提供的正則式庫，基于 C++。其 API 使用起來很簡潔。

有多種腳本語言（Python、Ruby、Perl、Node.js、Erlang、OCaml）提供了對它的封裝。

代碼示例——基于正則式進行匹配

Oniguruma（鬼車）

Home：http://www.geocities.jp/kosako3/oniguruma/

來自日本的正則式庫，基于 C 語言。據說性能很高。

它被用在 Ruby、TextMate、Sublime Text、SubEthaEdit 等軟件上。

POCO.RegExp

Docs：http://pocoproject.org/docs/package-Foundation.RegExp.html

POCO 前面已經介紹過。它提供了正則表達式的封裝類。

Qt.QRegExp

Docs：http://doc.qt.io/qt-4.8/qregexp.html

Qt 前面已經介紹過。這是 Qt 中的一個類，提供了“正則式”的功能。

2.3.4 （其它）

Boost.StringAlgorithms

Docs：http://boost.org/libs/algorithm/string

Boost 前面已經介紹過。這是 Boost 的其中一個子庫，提供了各種字符串的算法（替換、合并、拆分、大小寫轉換、trim......）。

代碼示例——字符串合并

Boost.Lexical_Cast

Docs：http://boost.org/libs/lexical_cast

Boost 前面已經介紹過。這是 Boost 的其中一個子庫，提供了各種字符串與其它類型的轉換。

注：Boost 的這個子庫已經進入 C++ 11 標準。

代碼示例

2.4 內存相關

2.4.1 智能指針

Boost.SmartPointers

Docs：http://boost.org/libs/smart_ptr

Boost 前面已經介紹過。這是 Boost 的其中一個子庫，提供了幾種智能指針。最常用的是“shared_ptr”。

有了智能指針，你就無需操心 new 之后的 delete 了。

注：Boost 的這個子庫已經進入 C++ 11 標準。

2.4.2 內存池

Boost.Pool

Docs：http://boost.org/libs/pool

Boost 前面已經介紹過。這是 Boost 的其中一個子庫，提供了“內存池”的功能。

Dlib

Docs：http://dlib.net/other.html

Dlib 前面已經介紹過。它提供了內存池（參見文檔中以“memory_manager”開頭的類）。

APR

Docs：https://apr.apache.org/docs/apr/trunk/modules.html

APR 前面已經介紹過。它提供了內存池的功能。

2.5 時間 & 日期

Boost.Date_Time

Docs：http://boost.org/libs/date_time

Boost 前面已經介紹過。這是 Boost 的其中一個子庫，提供了針對“日期 和 時間”的各種處理。

POCO.DateTime

Docs：http://pocoproject.org/docs/package-Foundation.DateTime.html

POCO 前面已經介紹過。它提供了若干個日期和時間的封裝類（時區轉換、格式化字符串、解析時間字符串）。

2.6 編碼 & 解碼

2.6.1 序列化

Boost.Serialization

Docs：http://boost.org/libs/serialization

Boost 前面已經介紹過。這是 Boost 的其中一個子庫，提供了【可定制的】“序列化”功能。

2.6.2 Base64

Base64 是一組編碼算法的總稱。用于把二進制數據編碼為文本。

Boost.Serialization

Docs：http://boost.org/libs/serialization

Boost 前面已經介紹過。使用前面提到的“Boost.Serialization”，你可以定制采用 Base64 方式進行編碼和解碼。

Crypto++

Docs：http://www.cryptopp.com/docs/ref/annotated.html

Crypto++ 前面已經介紹過。它提供了6個類，分別用于 Base64、Base32、Base16 的編碼/解碼。

POCO.Streams

Docs：http://pocoproject.org/docs/package-Foundation.Streams.html

POCO 前面已經介紹過。它提供了 Base64 和 Base32 的編碼/解碼。

2.7 （其它）

2.7.1 隨機數

std

ANSI C 在 stdlib.h 中提供了隨機數生成函數 rand()。使用前記得先用 srand() 函數播種，否則就傻了。

Boost.Random

Docs：http://boost.org/libs/random

Boost 前面已經介紹過。這是 Boost 的其中一個子庫，提供了“隨機數生成”的功能。

相比 ANSI C 的隨機數函數，它提供的功能更豐富。

代碼示例

Crypto++

Docs：http://www.cryptopp.com/docs/ref/class_random_number_generator.html

Crypto++ 前面已經介紹過。它提供了好幾個類，用于隨機數生成。

2.7.2 UUID

Boost.UUID

Docs：http://boost.org/libs/uuid

Boost 前面已經介紹過。這是 Boost 的其中一個子庫，提供了 UUID 的生成。

代碼示例——生成 UUID

APR

Docs：https://apr.apache.org/docs/apr/trunk/modules.html

APR 前面已經介紹過。它提供了 UUID 的生成、格式化成字符串、解析 UUID 字符串。

POCO.UUID

Docs：http://pocoproject.org/docs/package-Foundation.UUID.html

POCO 前面已經介紹過。它提供了 UUID 的生成、格式轉換。

<dependency>
 <groupId>org.projectlombok</groupId>
 <artifactId>lombok</artifactId>
</dependency>
@Setter
@Getter
@ToString
@EqualsAndHashCode
public class People {
 private String name;
 private int age;
 private String male;
}