深刻了解Flutter的isolate(3) --- Flutter的thread model（线程模型）

0x00 前言

Flutter中有一个很重要的概念就是isolate，isolate是由一个线程实现的，实现isolate的线程由Flutter建立和管理，除了实现isolate的线程，Flutter还有其他的线程，本篇文章探讨Flutte的threading model（线程模型）。

0x01 Flutter Architecture overview

从图中能够看出Flutter有3部分组成：

1. Framework(Dart)：咱们在写Flutter应用中，直接接触的
2. Engine(C/C++)：引擎层，提供核心技术，例如：Skia(2D图形渲染库);Dart(一个用于垃圾收集的面向对象语言的VM,DartVM有本身的线程池);shell(不一样的平台有不一样的shell，例若有Android和iOS的shell)
3. Embedder(Platform Specific)：嵌入层，为Engine建立和管理线程，做用是把Engine的task runners（任务运行器） 运行在嵌入层管理的线程上。

0x02 Flutter的task runners的分类

上面讲了task runners要运行的线程上，这里的task runners有四种，并且都是运行在不一样的线程上（能够运行在同一个线程上，可是出于性能的因素，不建议这么作）。

task runners分为四种：

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

1. Platform Task Runner

• Platform Task Runner运行所在的线程 对应 平台的线程

  Android	iOS
  主线程	主线程

• 功能 嵌入层和Engine层的交互，处理平台（Android/iOS）的消息

• 为何必定要是平台的主线程？ 由于Platform Task Runner的功能是要处理平台的消息，可是平台的API都是只能在主线程调用，因此Platform Task Runner运行所在的平台的线程必须是主线程

• 一个Flutter Engine对应一个Platform Thread（一个Flutter应用启动的时候会建立一个Engine实例，Engine建立的时候会建立一个Platform线程供Platform Task Runner使用）

• 阻塞Platform Thread不会直接致使Flutter应用的卡顿（跟iOS android主线程不一样）。尽管如此，也不建议在这个Runner执行繁重的操做，长时间卡住Platform Thread应用有可能会被系统Watchdog强杀。

2. UI Task Runner

• UI Task Runner运行所在的线程 对应到 平台的线程

  Android	iOS
  子线程	子线程

  这里很容易让你们误会，由于一看名字，UI Task Runner，第一反应，UI ? 那确定是在主线程里的，其实并非，UI Task Runner运行所在的线程 对应到 平台的线程，实际上是子线程

• 功能

  1）用于执行Dart root isolate代码

  2）渲染逻辑，告诉Engine最终的渲染

  3）处理来自Native Plugins的消息

  4）timers

  5）microtasks

  6）异步 I/O 操做(sockets, file handles, 等)

• Root isolate就是运行在这个线程上，因此isolate就能够理解为单线程，有event loop的架构

• 阻塞这个线程会直接致使Flutter应用卡顿掉帧

• 为了防止阻塞这个线程，咱们能够建立其余的isolate，建立的isolate没有绑定Flutter的功能，只能作数据运算，不能调用Flutter的功能，并且建立的isolate的生命周期受Root isolate控制，Root isolate中止，其余的isolate也会中止，并且建立的isolate运行的线程，是DartVM里的线程池提供的

3.GPU Task Runner

• GPU Task Runner运行所在的线程 对应到 平台的线程

  Android	iOS
  子线程	子线程

• 功能

  GPU Task Runner主要用于执行设备GPU的指令。在UI Task Runner 建立layer tree，在GPU Task Runner将Layer Tree提供的信息转化为平台可执行的GPU指令。

• UI Task Runner和GPU Task Runner跑在不一样的线程。GPU Runner会根据目前帧执行的进度去向UI Task Runner要求下一帧的数据，在任务繁重的时候可能会告诉UI Task Runner延迟任务。这种调度机制确保GPU Task Runner不至于过载，同时也避免了UI Task Runner没必要要的消耗。

• 在此线程耗时过久的话，会形成Flutter应用卡顿，因此在GPU Task Runner尽可能不要作耗时的任务，例如加载图片的时候，去读取图片数据，就不该该放在GPU Task Runner，而是放在接下来要讲的IO Task Runner

• 建议为每个Engine实例都新建一个专用的GPU Task Runner线程。

4. IO Task Runner

• IO Task Runner运行所在的线程 对应到 平台的线程

  Android	iOS
  子线程	子线程

• 功能

  1）主要功能是从图片存储（好比磁盘）中读取压缩的图片格式，将图片数据进行处理为GPU Runner的渲染作好准备。IO Runner首先要读取压缩的图片二进制数据（好比PNG，JPEG），将其解压转换成GPU可以处理的格式而后将数据上传到GPU。 2）加载其余资源文件

• 在IO Task Runner不会阻塞Flutter，虽然在加载图片和资源的时候可能会延迟，可是仍是建议为IO Task Runner单独开一个线程。

0x03 各个平台的线程配置

1.iOS

为每一个引擎实例的UI，GPU和IO任务运行程序建立专用线程。全部引擎实例共享相同的Platform Thread和Platform Task Runner。

2.Android

为每一个引擎实例的UI，GPU和IO任务运行程序建立专用线程。全部引擎实例共享相同的Platform Thread和Platform Task Runner。

3.Fuchsia

每个Engine实例都为UI，GPU，IO，Platform Runner建立各自新的线程。

4.Flutter Tester (used by flutter test)

UI，GPU，IO和Platform任务运行器使用相同的主线程。