深入瞭解Flutter的isolate(3) --- Flutter的thread model（執行緒模型）

小德_Kurt發表於2019-01-11
Flutterthread執行緒模型

0x00 前言

Flutter中有一個很重要的概念就是isolate，isolate是由一個執行緒實現的，實現isolate的執行緒由Flutter建立和管理，除了實現isolate的執行緒，Flutter還有其餘的執行緒，本篇文章探討Flutte的threading model（執行緒模型）。

0x01 Flutter Architecture overview

深入瞭解Flutter的isolate(3) --- Flutter的thread model（執行緒模型）
從圖中可以看出Flutter有3部分組成：

  1. Framework(Dart)：我們在寫Flutter應用中，直接接觸的
  2. Engine(C/C++)：引擎層，提供核心技術，例如：Skia(2D圖形渲染庫);Dart(一個用於垃圾收集的面嚮物件語言的VM,DartVM有自己的執行緒池);shell(不同的平臺有不同的shell，例如有Android和iOS的shell)
  3. Embedder(Platform Specific)：嵌入層，為Engine建立和管理執行緒，作用是把Engine的task runners（任務執行器） 執行在嵌入層管理的執行緒上。

0x02 Flutter的task runners的分類

上面講了task runners要執行的執行緒上，這裡的task runners有四種，而且都是執行在不同的執行緒上（可以執行在同一個執行緒上，但是出於效能的因素，不建議這麼做）。

task runners分為四種：

  1. Platform Task Runner
  2. UI Task Runner
  3. GPU Task Runner
  4. IO Task Runner

1. Platform Task Runner

  • Platform Task Runner執行所在的執行緒 對應 平臺的執行緒

    Android iOS
    主執行緒 主執行緒

  • 功能 嵌入層和Engine層的互動，處理平臺（Android/iOS）的訊息

  • 為什麼一定要是平臺的主執行緒？ 因為Platform Task Runner的功能是要處理平臺的訊息，但是平臺的API都是隻能在主執行緒呼叫，所以Platform Task Runner執行所在的平臺的執行緒必須是主執行緒

  • 一個Flutter Engine對應一個Platform Thread（一個Flutter應用啟動的時候會建立一個Engine例項，Engine建立的時候會建立一個Platform執行緒供Platform Task Runner使用）

  • 阻塞Platform Thread不會直接導致Flutter應用的卡頓（跟iOS android主執行緒不同）。儘管如此，也不建議在這個Runner執行繁重的操作，長時間卡住Platform Thread應用有可能會被系統Watchdog強殺。

2. UI Task Runner

  • UI Task Runner執行所在的執行緒 對應到 平臺的執行緒

    Android iOS
    子執行緒 子執行緒

    這裡很容易讓大家誤會，因為一看名字，UI Task Runner，第一反應，UI ? 那肯定是在主執行緒裡的，其實並不是，UI Task Runner執行所在的執行緒 對應到 平臺的執行緒，其實是子執行緒

  • 功能

    1）用於執行Dart root isolate程式碼

    2）渲染邏輯，告訴Engine最終的渲染

    3）處理來自Native Plugins的訊息

    4）timers

    5）microtasks

    6）非同步 I/O 操作(sockets, file handles, 等)

  • Root isolate就是執行在這個執行緒上，所以isolate就可以理解為單執行緒，有event loop的架構

  • 阻塞這個執行緒會直接導致Flutter應用卡頓掉幀

  • 為了防止阻塞這個執行緒，我們可以建立其他的isolate，建立的isolate沒有繫結Flutter的功能，只能做資料運算，不能呼叫Flutter的功能，而且建立的isolate的生命週期受Root isolate控制，Root isolate停止，其他的isolate也會停止，而且建立的isolate執行的執行緒，是DartVM裡的執行緒池提供的

3.GPU Task Runner

  • GPU Task Runner執行所在的執行緒 對應到 平臺的執行緒

    Android iOS
    子執行緒 子執行緒

  • 功能

    GPU Task Runner主要用於執行裝置GPU的指令。在UI Task Runner 建立layer tree，在GPU Task Runner將Layer Tree提供的資訊轉化為平臺可執行的GPU指令。

  • UI Task Runner和GPU Task Runner跑在不同的執行緒。GPU Runner會根據目前幀執行的進度去向UI Task Runner要求下一幀的資料，在任務繁重的時候可能會告訴UI Task Runner延遲任務。這種排程機制確保GPU Task Runner不至於過載，同時也避免了UI Task Runner不必要的消耗。

  • 在此執行緒耗時太久的話，會造成Flutter應用卡頓，所以在GPU Task Runner儘量不要做耗時的任務，例如載入圖片的時候，去讀取圖片資料，就不應該放在GPU Task Runner，而是放在接下來要講的IO Task Runner

  • 建議為每一個Engine例項都新建一個專用的GPU Task Runner執行緒。

4. IO Task Runner

  • IO Task Runner執行所在的執行緒 對應到 平臺的執行緒

    Android iOS
    子執行緒 子執行緒

  • 功能

    1）主要功能是從圖片儲存（比如磁碟）中讀取壓縮的圖片格式，將圖片資料進行處理為GPU Runner的渲染做好準備。IO Runner首先要讀取壓縮的圖片二進位制資料（比如PNG，JPEG），將其解壓轉換成GPU能夠處理的格式然後將資料上傳到GPU。 2）載入其他資原始檔

  • 在IO Task Runner不會阻塞Flutter，雖然在載入圖片和資源的時候可能會延遲，但是還是建議為IO Task Runner單獨開一個執行緒。

0x03 各個平臺的執行緒配置

1.iOS

為每個引擎例項的UI，GPU和IO任務執行程式建立專用執行緒。所有引擎例項共享相同的Platform Thread和Platform Task Runner。

2.Android

為每個引擎例項的UI，GPU和IO任務執行程式建立專用執行緒。所有引擎例項共享相同的Platform Thread和Platform Task Runner。

3.Fuchsia

每一個Engine例項都為UI，GPU，IO，Platform Runner建立各自新的執行緒。

4.Flutter Tester (used by flutter test)

UI，GPU，IO和Platform任務執行器使用相同的主執行緒。

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