【华为鸿蒙开发技术】仓颉语言中的使用 Future线程管理与同步
仓颉语言中的线程管理与同步:使用 Future<T>
在现代编程中,多线程编程是一项重要的技能。仓颉语言通过提供强大的线程管理功能,使得开发者可以方便地创建和管理线程。在这篇文章中,我们将深入探讨如何使用 Future<T>
来等待线程结束并获取返回值,同时还会介绍如何处理线程的属性与取消请求。
使用 Future<T> 等待线程执行
在仓颉语言中,创建线程通常使用 spawn
表达式。这个表达式的返回值是一个 Future<T>
对象,其中 T
是线程执行结果的类型。调用 Future<T>
的 get()
方法,可以阻塞当前线程,直到目标线程执行完成,并返回其结果。
示例代码
import std.sync.*
import std.time.*
main(): Int64 {
let fut: Future<Unit> = spawn { =>
println("New thread before sleeping")
sleep(100 * Duration.millisecond) // 睡眠100毫秒
println("New thread after sleeping")
}
println("Main thread")
fut.get() // 等待线程完成
return 0
}
在这个示例中,主线程在打印 “Main thread” 后会调用 fut.get()
,从而等待新创建的线程执行结束。由于 get()
的调用位置,输出结果可能会是:
New thread before sleeping
Main thread
New thread after sleeping
确定执行顺序
如果我们将 fut.get()
移动到主线程打印之前,程序的输出顺序将变得确定:
import std.sync.*
import std.time.*
main(): Int64 {
let fut: Future<Unit> = spawn { =>
println("New thread before sleeping")
sleep(100 * Duration.millisecond)
println("New thread after sleeping")
}
fut.get() // 等待线程完成
println("Main thread")
return 0
}
此时,输出结果将是:
New thread before sleeping
New thread after sleeping
Main thread
获取线程执行结果
除了等待线程完成,Future<T>
还允许获取线程的执行结果。get()
方法会返回线程的结果,如果线程已结束则直接返回结果。
示例代码
import std.sync.*
import std.time.*
main(): Int64 {
let fut: Future<Int64> = spawn {
sleep(Duration.second) // 睡眠1秒
return 1
}
try {
let res: Int64 = fut.get()
println("result = ${res}")
} catch (_) {
println("oops")
}
return 0
}
输出结果为:
result = 1
访问线程属性
每个 Future<T>
对象都与一个 Thread
对象相对应,开发者可以通过该对象访问线程的属性,例如线程标识和取消请求状态。
示例代码
main(): Unit {
let fut = spawn {
println("Current thread id: ${Thread.currentThread.id}")
}
println("New thread id: ${fut.thread.id}")
fut.get()
}
该示例中,主线程和新线程都可以获取相同的线程标识:
New thread id: 1
Current thread id: 1
终止线程
可以通过 Future<T>
的 cancel()
方法向对应线程发送终止请求。需要注意的是,cancel()
方法并不会立即停止线程执行,而是请求线程自行处理终止逻辑。
示例代码
import std.sync.SyncCounter
main(): Unit {
let syncCounter = SyncCounter(1)
let fut = spawn {
syncCounter.waitUntilZero()
if (Thread.currentThread.hasPendingCancellation) {
println("cancelled")
return
}
println("hello")
}
fut.cancel() // 发送取消请求
syncCounter.dec()
fut.get() // 等待线程结束
}
运行结果为:
cancelled
错误处理与异常
在多线程编程中,处理线程执行中的异常是非常重要的。仓颉语言的 Future<T>
提供了机制来捕获和处理这些异常。使用 try
块包裹 get()
方法调用,可以确保即使线程内发生了错误,主线程也能优雅地处理这些异常。
示例代码
下面的示例展示了如何处理线程中的异常:
import std.sync.*
main(): Int64 {
let fut: Future<Int64> = spawn {
// 故意引发一个异常
if (true) {
throw "An error occurred"
}
return 42
}
try {
let res: Int64 = fut.get()
println("Result = ${res}")
} catch (e) {
println("Caught an exception: ${e}")
}
return 0
}
在这个例子中,线程内故意引发了一个异常。主线程通过 try
块捕获并处理这个异常,输出如下:
Caught an exception: An error occurred
这种机制确保了即使在并发环境中,错误也不会导致程序崩溃,开发者可以对异常进行有效处理。
非阻塞获取结果
除了阻塞式的 get()
方法,Future<T>
还提供了非阻塞的方法 tryGet()
,允许开发者立即获取线程执行的结果,而不必等待。
示例代码
下面的代码演示了如何使用 tryGet()
:
import std.sync.*
import std.time.*
main(): Int64 {
let fut: Future<Int64> = spawn {
sleep(Duration.second) // 睡眠1秒
return 42
}
// 尝试立即获取结果
let res: Option<Int64> = fut.tryGet()
match (res) {
case Some(val) => println("Result = ${val}")
case None => println("Thread is still running.")
}
// 睡眠一段时间后再次尝试获取结果
sleep(Duration.second)
res = fut.tryGet()
match (res) {
case Some(val) => println("Result after waiting = ${val}")
case None => println("Thread is still running.")
}
return 0
}
在这个示例中,第一次调用 tryGet()
可能会返回 None
,因为线程尚未完成。然而,在睡眠一秒后再次调用时,结果应该能够返回:
Thread is still running.
Result after waiting = 42
这种方式为开发者提供了灵活性,允许在需要时检查线程状态,而不是始终阻塞。
使用计数器实现线程同步
在多线程编程中,确保多个线程之间的同步是一个常见需求。仓颉语言提供了 SyncCounter
类,可以帮助开发者轻松实现这一点。
示例代码
下面的代码示范了如何使用 SyncCounter
来同步多个线程:
import std.sync.SyncCounter
main(): Unit {
let counter = SyncCounter(3) // 期望3个线程完成
for (i in 0..2) {
spawn {
println("Thread ${i} is doing work.")
sleep(500 * Duration.millisecond) // 模拟工作
counter.dec() // 完成工作后减少计数
}
}
// 等待所有线程完成
counter.waitUntilZero()
println("All threads have completed.")
}
在这个例子中,主线程启动了三个子线程,每个线程模拟工作并在完成后减少计数器。当所有线程完成工作后,主线程会打印“所有线程已完成”。
管理线程的生命周期
在复杂的多线程应用中,管理线程的生命周期显得尤为重要。仓颉语言允许开发者通过 Future<T>
和 Thread
类有效控制线程的创建、执行和结束。
示例代码
以下示例展示了如何管理线程的生命周期,并使用 Thread
类访问线程属性:
import std.sync.*
main(): Unit {
let fut = spawn {
println("Thread is starting...")
sleep(Duration.second)
println("Thread is finishing...")
}
println("Main thread is waiting for thread to finish.")
fut.get() // 等待线程结束
// 访问线程属性
let threadId = fut.thread.id
println("Finished with thread id: ${threadId}")
}
在这个例子中,主线程等待子线程完成,并在结束后打印线程的标识。这种方式使得开发者能够有效跟踪每个线程的执行状态。
线程的优先级与调度
仓颉语言允许开发者为线程设置优先级,以便更好地管理资源和调度。这对于需要高实时性的应用尤为重要。
示例代码
下面的代码演示了如何设置线程优先级:
import std.sync.*
main(): Unit {
let futHigh = spawn {
Thread.currentThread.priority = 10 // 设置高优先级
println("High priority thread running...")
sleep(500 * Duration.millisecond)
}
let futLow = spawn {
Thread.currentThread.priority = 1 // 设置低优先级
println("Low priority thread running...")
sleep(500 * Duration.millisecond)
}
futHigh.get()
futLow.get()
}
在这个示例中,高优先级线程将在低优先级线程之前执行,从而展示了如何使用优先级来影响线程的调度。
以上代码和功能展示了仓颉语言在多线程编程中的强大能力,使得开发者可以灵活、高效地管理和使用线程。
总结
在仓颉语言中,使用 Future<T>
进行多线程编程提供了强大的工具。通过 spawn
创建线程后,可以使用 get()
等方法等待线程完成并获取结果,或使用 tryGet()
非阻塞地检查线程状态。此外,SyncCounter
可以实现线程之间的同步,而线程的优先级设置允许开发者管理资源调度。处理线程中的异常也变得简单,确保程序的稳定性和可靠性。这些特性使得仓颉语言非常适合开发复杂的并发应用。
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