HarmonyNext 实战：基于 ArkTS 的分布式任务调度系统开发指南

前言

HarmonyNext 是鸿蒙操作系统的最新版本，提供了强大的分布式能力与高效的开发工具。ArkTS 作为 HarmonyNext 的推荐开发语言，结合了 TypeScript 的静态类型检查与 JavaScript 的灵活性，非常适合开发分布式应用。本文将通过实战案例，深入讲解如何基于 ArkTS 开发一个分布式任务调度系统，涵盖核心概念、任务分发、负载均衡、容错处理等内容，帮助开发者快速掌握 HarmonyNext 的分布式开发技巧。

案例背景

本案例将围绕一个“分布式任务调度系统”展开。该系统需要在多个设备之间分配和执行任务，支持任务的分发、负载均衡、任务状态监控以及容错处理。我们将使用 ArkTS 编写核心逻辑，并适配 HarmonyNext 的分布式能力。

开发环境准备

安装 DevEco Studio：确保使用最新版本的 DevEco Studio，支持 HarmonyNext 和 ArkTS 12+。
创建项目：选择“Empty Ability”模板，语言选择 ArkTS。
配置分布式能力：在 module.json5 中添加分布式权限：

核心功能实现

1. 任务调度系统设计

分布式任务调度系统的核心是任务的分配与执行。系统包含以下核心组件：

任务管理器：负责任务的创建、分发与状态监控。
任务执行器：负责执行分配的任务。
负载均衡器：根据设备负载情况分配任务。
容错处理器：处理任务执行失败的情况。

2. 任务数据结构

使用 ArkTS 定义任务的数据结构：

typescript复制代码class Task {  
  id: string;  
  type: string;  
  data: any;  
  status: 'pending' | 'running' | 'completed' | 'failed' = 'pending';  
  assignedDeviceId?: string;  
}

代码讲解：

id 是任务的唯一标识。
type 表示任务的类型。
data 是任务的具体数据。
status 表示任务的当前状态。
assignedDeviceId 表示任务被分配到的设备 ID。

3. 任务管理器

任务管理器负责任务的创建与分发：

typescript复制代码class TaskManager {  
  private tasks: Task[] = [];  

  createTask(type: string, data: any): Task {  
    const task = new Task();  
    task.id = `task_${Date.now()}`;  
    task.type = type;  
    task.data = data;  
    this.tasks.push(task);  
    return task;  
  }  

  assignTask(task: Task, deviceId: string) {  
    task.assignedDeviceId = deviceId;  
    task.status = 'running';  
    this.sendTaskToDevice(task, deviceId);  
  }  

  private sendTaskToDevice(task: Task, deviceId: string) {  
    // 使用分布式能力将任务发送到指定设备  
    const distributedData = {  
      type: 'task',  
      task: task  
    };  
    DistributedDataManager.getInstance().send(deviceId, distributedData);  
  }  
}  
显示更多

代码讲解：

createTask 方法用于创建任务。
assignTask 方法将任务分配到指定设备，并更新任务状态。
sendTaskToDevice 方法使用分布式能力将任务发送到目标设备。

4. 任务执行器

任务执行器负责执行接收到的任务：

types复制代码class TaskExecutor {  
  executeTask(task: Task) {  
    try {  
      // 模拟任务执行  
      console.log(`Executing task ${task.id} on device ${task.assignedDeviceId}`);  
      task.status = 'completed';  
    } catch (error) {  
      task.status = 'failed';  
    }  
    this.updateTaskStatus(task);  
  }  

  private updateTaskStatus(task: Task) {  
    // 将任务状态更新到任务管理器  
    const statusData = {  
      type: 'status',  
      taskId: task.id,  
      status: task.status  
    };  
    DistributedDataManager.getInstance().send(task.assignedDeviceId!, statusData);  
  }  
}  
显示更多

代码讲解：

executeTask 方法执行任务，并更新任务状态。
updateTaskStatus 方法将任务状态发送回任务管理器。

5. 负载均衡器

负载均衡器根据设备负载情况分配任务：

typescript复制代码class LoadBalancer {  
  private deviceLoadMap: Map<string, number> = new Map();  

  assignTask(task: Task) {  
    const deviceId = this.getLeastLoadedDevice();  
    if (deviceId) {  
      TaskManager.getInstance().assignTask(task, deviceId);  
      this.updateDeviceLoad(deviceId, 1);  
    }  
  }  

  private getLeastLoadedDevice(): string | undefined {  
    let leastLoadedDeviceId: string | undefined;  
    let minLoad = Infinity;  
    for (const [deviceId, load] of this.deviceLoadMap) {  
      if (load < minLoad) {  
        minLoad = load;  
        leastLoadedDeviceId = deviceId;  
      }  
    }  
    return leastLoadedDeviceId;  
  }  

  private updateDeviceLoad(deviceId: string, delta: number) {  
    const currentLoad = this.deviceLoadMap.get(deviceId) || 0;  
    this.deviceLoadMap.set(deviceId, currentLoad + delta);  
  }  
}  
显示更多

代码讲解：

assignTask 方法将任务分配到负载最低的设备。
getLeastLoadedDevice 方法返回当前负载最低的设备 ID。
updateDeviceLoad 方法更新设备的负载情况。

6. 容错处理器

容错处理器负责处理任务执行失败的情况：

types复制代码class FaultToleranceHandler {  
  handleFailedTask(task: Task) {  
    if (task.status === 'failed') {  
      console.log(`Task ${task.id} failed, reassigning...`);  
      TaskManager.getInstance().assignTask(task, this.getAlternateDevice(task.assignedDeviceId!));  
    }  
  }  

  private getAlternateDevice(deviceId: string): string {  
    // 获取备用设备 ID  
    const devices = Array.from(DistributedDataManager.getInstance().getConnectedDevices());  
    const alternateDevice = devices.find(id => id !== deviceId);  
    return alternateDevice || deviceId;  
  }  
}

代码讲解：

handleFailedTask 方法重新分配失败的任务到备用设备。
getAlternateDevice 方法返回备用设备 ID。

性能优化

1. 任务批量处理

将多个任务合并为一次分发，减少通信开销：

typescript复制代码class BatchTaskManager {  
  private batchQueue: Task[] = [];  

  addToBatch(task: Task) {  
    this.batchQueue.push(task);  
    if (this.batchQueue.length >= 10) {  
      this.flushBatch();  
    }  
  }  

  private flushBatch() {  
    const batchData = {  
      type: 'batch',  
      tasks: this.batchQueue  
    };  
    DistributedDataManager.getInstance().sendBatch(batchData);  
    this.batchQueue = [];  
  }  
}

2. 任务状态缓存

缓存任务状态，减少对分布式存储的访问：

typescript复制代码class TaskStatusCache {  
  private cache: Map<string, Task> = new Map();  

  getTaskStatus(taskId: string): Task | undefined {  
    return this.cache.get(taskId);  
  }  

  updateTaskStatus(task: Task) {  
    this.cache.set(task.id, task);  
  }  
}