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

0x00 前言

Flutter中有一個很重要的概念就是isolate，isolate是由一個線程實現的，實現isolate的線程由Flutter建立和管理，除了實現isolate的線程，Flutter還有其他的線程，本篇文章探討Flutte的threading model（線程模型）。

0x01 Flutter Architecture overview

從圖中能夠看出Flutter有3部分組成：

1. Framework(Dart)：咱們在寫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對象語言的VM,DartVM有本身的線程池);shell(不一樣的平臺有不一樣的shell，例若有Android和iOS的shell)
3. Embedder(Platform Specific)：嵌入層，爲Engine建立和管理線程，做用是把Engine的task runners（任務運行器） 運行在嵌入層管理的線程上。

0x02 Flutter的task runners的分類

上面講了task runners要運行的線程上，這裏的task runners有四種，並且都是運行在不一樣的線程上（能夠運行在同一個線程上，可是出於性能的因素，不建議這麼作）。

task runners分爲四種：

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

1. Platform Task Runner

• Platform Task Runner運行所在的線程 對應 平臺的線程

  Android	iOS
  主線程	主線程

• 功能 嵌入層和Engine層的交互，處理平臺（Android/iOS）的消息

• 爲何必定要是平臺的主線程？ 由於Platform Task Runner的功能是要處理平臺的消息，可是平臺的API都是隻能在主線程調用，因此Platform Task Runner運行所在的平臺的線程必須是主線程

• 一個Flutter Engine對應一個Platform Thread（一個Flutter應用啓動的時候會建立一個Engine實例，Engine建立的時候會建立一個Platform線程供Platform Task Runner使用）

• 阻塞Platform Thread不會直接致使Flutter應用的卡頓（跟iOS android主線程不一樣）。儘管如此，也不建議在這個Runner執行繁重的操做，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運行所在的線程 對應到 平臺的線程

  Android	iOS
  子線程	子線程

  這裏很容易讓你們誤會，由於一看名字，UI Task Runner，第一反應，UI ? 那確定是在主線程裏的，其實並非，UI Task Runner運行所在的線程 對應到 平臺的線程，實際上是子線程

• 功能

  1）用於執行Dart root isolate代碼

  2）渲染邏輯，告訴Engine最終的渲染

  3）處理來自Native Plugins的消息

  4）timers

  5）microtasks

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

• Root isolate就是運行在這個線程上，因此isolate就能夠理解爲單線程，有event loop的架構

• 阻塞這個線程會直接致使Flutter應用卡頓掉幀

• 爲了防止阻塞這個線程，咱們能夠建立其餘的isolate，建立的isolate沒有綁定Flutter的功能，只能作數據運算，不能調用Flutter的功能，並且建立的isolate的生命週期受Root isolate控制，Root isolate中止，其餘的isolate也會中止，並且建立的isolate運行的線程，是DartVM裏的線程池提供的

3.GPU Task Runner

• GPU Task Runner運行所在的線程 對應到 平臺的線程

  Android	iOS
  子線程	子線程

• 功能

  GPU Task Runner主要用於執行設備GPU的指令。在UI Task Runner 建立layer tree，在GPU Task Runner將Layer Tree提供的信息轉化爲平臺可執行的GPU指令。

• UI Task Runner和GPU Task Runner跑在不一樣的線程。GPU Runner會根據目前幀執行的進度去向UI Task Runner要求下一幀的數據，在任務繁重的時候可能會告訴UI Task Runner延遲任務。這種調度機制確保GPU Task Runner不至於過載，同時也避免了UI Task Runner沒必要要的消耗。

• 在此線程耗時過久的話，會形成Flutter應用卡頓，因此在GPU Task Runner儘可能不要作耗時的任務，例如加載圖片的時候，去讀取圖片數據，就不該該放在GPU Task Runner，而是放在接下來要講的IO Task Runner

• 建議爲每個Engine實例都新建一個專用的GPU Task Runner線程。

4. IO Task Runner

• IO Task Runner運行所在的線程 對應到 平臺的線程

  Android	iOS
  子線程	子線程

• 功能

  1）主要功能是從圖片存儲（好比磁盤）中讀取壓縮的圖片格式，將圖片數據進行處理爲GPU Runner的渲染作好準備。IO Runner首先要讀取壓縮的圖片二進制數據（好比PNG，JPEG），將其解壓轉換成GPU可以處理的格式而後將數據上傳到GPU。 2）加載其餘資源文件

• 在IO Task Runner不會阻塞Flutter，雖然在加載圖片和資源的時候可能會延遲，可是仍是建議爲IO Task Runner單獨開一個線程。

0x03 各個平臺的線程配置

1.iOS

爲每一個引擎實例的UI，GPU和IO任務運行程序建立專用線程。全部引擎實例共享相同的Platform Thread和Platform Task Runner。

2.Android

爲每一個引擎實例的UI，GPU和IO任務運行程序建立專用線程。全部引擎實例共享相同的Platform Thread和Platform Task Runner。

3.Fuchsia

每個Engine實例都爲UI，GPU，IO，Platform Runner建立各自新的線程。

4.Flutter Tester (used by flutter test)

UI，GPU，IO和Platform任務運行器使用相同的主線程。