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2024-12-20 14:47:49 +08:00

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5 轻松地将项目逻辑多线程化。

自定义多线程扩展

在之前,如果想为项目编写任何的多线程代码,因为 Worker 本身的易用性差,加上平台之间实现的差异,都会非常麻烦。

为此,社区版新增了自定义多线程扩展的支持,以简化多线程代码的编写,下面以计算斐波那契数列函数为例演示如何轻松编写多线程代码。

启用多线程扩展

依次点击编辑器的菜单项 项目 - 社区版设置,然后勾选 项目多线程扩展 即可。

创建多线程扩展

依次点击编辑器的菜单项 扩展 - 创建新扩展插件... - 项目多线程扩展

这会在项目内的 worker 目录中以默认模板创建一个多线程扩展。

custom worker struct

  • src 多线程源码目录
    • index.js 入口脚本
    • math.js 含有 add 加法函数的示范脚本
  • creator-worker.d.ts 提供代码类型提示
  • jsconfig.json JavaScript 语言服务器配置

初识多线程架构

在编写多线程代码时,你需要时刻清楚多线程扩展内的脚本会在 Worker 线程中执行,所以不能直接导入项目内的脚本文件。

以下为 math.js 的内容,虽然只有几句代码,但这就已经是一个多线程函数的完整实现!

const { registerHandler } = require("ipc-worker.js");

export function add(x, y, callback) {
    callback(x + y);
}

registerHandler("math", {
    add,
});

你已经可以在项目中直接调用这个函数:

worker.math.add([1, 2], ([v]) => {
    console.log('Worker math add result:', v);
});

这个函数将在 Worker 线程内执行,而不会阻塞主线程。

让我们来编写一个在 Worker 线程中计算斐波那契数列的函数,来深入了解多线程代码的编写!

编写多线程脚本

创建脚本

我们先在 src 目录创建一个 fibonacci.js 脚本。

然后在 index.js 添加新的一行来导入它:

require("fibonacci.js");

这样引擎在创建 Worker 时才会执行这个新脚本。

编写函数

fibonacci.js 脚本中实现计算斐波那契的函数:

function _fibonacci(n) {
    if (n <= 0) return 0;
    if (n === 1) return 1;
    return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
}

导出函数到主线程

现在,虽然在 Worker 线程中我们有了这个函数,但是我们无法在主线程调用它。

与 Worker 线程的通信通常使用 postMessageonMessage 进行,但是需要处理很多边缘情况,而且这样的开发体验也较差,所以社区版提供了一个封装。

我们需要导入 registerHandler 函数:

const { registerHandler } = require("ipc-worker.js");

该函数的签名是:

export function registerHandler(name: string, handler: object): void;

调用函数时,函数会执行以下操作:

  • 在全局变量 worker 的对象上增加一个与传入 name 一样的对象属性。
  • 遍历传入 handler 对象上的所有属性,按规则在 worker.<name> 对象上创建对应的函数。

也就是说,我们只需要将 fibonacci 函数传入到 registerHandler 函数并调用,函数就可以在主线程中调用了!

以下是完整的 fibonacci.js 内容:

const { registerHandler } = require("ipc-worker.js");

function _fibonacci(n) {
    if (n <= 0) return 0;
    if (n === 1) return 1;
    return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
}

function fibonacci(n, callback) {
    callback(_fibonacci(n));
}

registerHandler("utils", {
    fibonacci,
});

导出的内部原理

你可能注意到了我们导出的是另一个函数,而不是直接导出 _fibonacci 函数。

因为这是实现一个跨线程调用函数时需要遵循的规范:

  • postMessage 的要求一样,函数的所有参数必须是可序列化的。
  • 当函数被调用时,会在函数最后一个参数传入一个回调函数,当需要返回到主线程时,请调用该函数。

像上面 fibonacci 函数的实现,在调用 _fibonacci 拿到计算结果后,通过调用 callback(v) 将值返回到主线程。

而在主线程中,我们需要像这样从主线程调用 Worker 线程中的这个函数:

worker.utils.fibonacci([10], ([v]) => {
    console.log('Worker fibonacci result:', v);
});

你可能注意到了,第一个参数是数组,而第二个参数的回调的第一个参数也是数组,这也是规范。

为了提高跨线程通信的性能,减少垃圾回收的频率,所以选择了这种调用的方式。

你可以这样理解 worker.xxx.xxx() 的调用签名:

worker.utils.fibonacci(args, (values) => ...);

// utils: 要调用的 handler 名称
// fibonacci: 要调用 handler 中的 Worker 函数名称
// args: 传入到 Worker 函数的所有参数
// values: Worker 函数返回时的回调,参数是返回值数组

这很好理解,我们再举个多参数调用的例子:

// Worker 线程的函数
function handle(a, b, c, callback) {
    // a = "ye.", b = {}, c = 1000
    callback(1, "text", { prop: 2 });
}

// 主线程的调用方式
worker.utils.handle(["ye.", {}, 1000], ([v1, v2, v3]) => {
    // v1 = 1, v2 = "text", v3 = { prop: 2 }
});

更多导出场景

无参数函数的实现与调用:

// Worker 线程的函数
function setValue(callback) {
    // ...
    callback();
}

// 主线程的调用方式
worker.utils.setValue(() => {
    // ok.
});

无需返回的函数的实现与调用(这同时能节省 Worker 的通信开销,因为只需要单向通信!):

// Worker 线程的函数
function setValue(v) {
    // ...
    // 执行完成之后不调用 callback甚至不用声明
}

// 主线程的调用方式
worker.utils.setValue(["ye."]);

无参数也无返回的函数的实现与调用(这同时能节省 Worker 的通信开销,因为只需要单向通信!):

// Worker 线程的函数
function setValue() {
    // ...
    // 执行完成之后不调用 callback甚至不用声明
}

// 主线程的调用方式
worker.utils.setValue();

除了函数之外你还可以导出值、getter/setter 属性,但需要注意需通过 get_xxxset_xxxwrite_xxx 三个代理函数进行访问与修改:

// Worker 线程中:

registerHandler("Date", {
    time: 1,
});

// 主线程中:

// 获取值
worker.Date.get_time(([v]) => {
    // v is 1.
});

// 修改值,不会回调,性能比 write 更高
worker.Date.set_time([100]);

// 修改值,会回调以通知操作已执行完毕
worker.Date.write_time([100], () => {
    // finish.
});

编译多线程扩展

每次修改扩展代码之后,需要手动点击 项目 - 重新编译多线程扩展 以生效。

特别注意:就像修改多线程的设置会影响到所有项目一样,多线程扩展的编译结果也是所有项目共用的!

所以当你构建某个项目之前,必须确保最后一次编译是当前项目的多线程扩展