第1章 走進(jìn)Harmony

1.1　了解HarmonyOS

當(dāng)前的移動互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新，仍然僅局限于以手機(jī)為主的單一設(shè)備，單設(shè)備的操作體驗已經(jīng)不能完全滿足人們在不同場景下的需求，而HarmonyOS正是為萬物互聯(lián)而生。HarmonyOS（鴻蒙操作系統(tǒng)）是一款“面向未來”的操作系統(tǒng)，一款面向全場景的分布式操作系統(tǒng)，它創(chuàng)造性地提出了基于同一套系統(tǒng)能力、適配多種終端形態(tài)的分布式理念，將多個物理上相互分離的設(shè)備融合成一個“超級虛擬終端”，通過按需調(diào)用和融合不同軟硬件的能力，實現(xiàn)不同終端設(shè)備之間的極速連接、硬件互助和資源共享，為用戶在移動辦公、社交通信、媒體娛樂、運(yùn)動健康、智能家居等多種全場景下，匹配最合適的設(shè)備，提供最佳的智慧體驗。

HarmonyOS主打“1+8+N”的全場景體驗，其中“1”指的是主入口手機(jī)，“8”指的是智慧屏、平板、PC、音響、手表、眼鏡、車機(jī)和耳機(jī)8種設(shè)備，“N”則指的是泛IoT硬件構(gòu)成的華為HiLink生態(tài)，其中包括移動辦公、智能家居、健康生活、影音娛樂、智能出行等各大場景下的智能硬件設(shè)備。

對于HarmonyOS的應(yīng)用開發(fā)者而言，通過HarmonyOS所提供的多種分布式技術(shù)，使應(yīng)用開發(fā)者能夠聚焦于上層業(yè)務(wù)邏輯，而忽略不同終端設(shè)備的形態(tài)差異，從而極大地降低了開發(fā)難度和成本，提升了開發(fā)效率。本書將聚焦于HarmonyOS的應(yīng)用開發(fā)，旨在帶領(lǐng)更多開發(fā)者加入HarmonyOS全場景的生態(tài)建設(shè)中。下面具體介紹一下應(yīng)用開發(fā)所需要的基本知識。

1.1.1　HarmonyOS技術(shù)特性

多種設(shè)備之間通過HarmonyOS可以實現(xiàn)硬件互助和資源共享，依賴的關(guān)鍵技術(shù)主要包括分布式軟總線、分布式數(shù)據(jù)管理、分布式任務(wù)調(diào)度和分布式設(shè)備虛擬化等。

1．分布式軟總線

分布式軟總線是手機(jī)、手表、平板、智慧屏、車機(jī)等多種終端設(shè)備的統(tǒng)一基座，是分布式數(shù)據(jù)管理和分布式任務(wù)調(diào)度的基礎(chǔ)，為設(shè)備之間的無縫互聯(lián)提供了統(tǒng)一的分布式通信能力，能夠快速發(fā)現(xiàn)并連接設(shè)備，高效地傳輸任務(wù)和數(shù)據(jù)。分布式軟總線示意圖如圖1.1所示。

2．分布式數(shù)據(jù)管理

分布式數(shù)據(jù)管理位于分布式軟總線之上，用戶數(shù)據(jù)不再與單一物理設(shè)備進(jìn)行綁定，而是將多設(shè)備的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行同步管理，應(yīng)用跨設(shè)備運(yùn)行時數(shù)據(jù)無縫銜接，讓跨設(shè)備數(shù)據(jù)處理如同本地處理一樣便捷。分布式數(shù)據(jù)管理示意圖如圖1.2所示。

例如基于分布式數(shù)據(jù)管理，可以通過手機(jī)訪問其他設(shè)備中的照片和視頻，并將其他設(shè)備中的視頻轉(zhuǎn)移到智慧屏進(jìn)行播放，也可以將編輯在任一設(shè)備中的備忘錄信息進(jìn)行跨設(shè)備更新同步。

3．分布式任務(wù)調(diào)度

分布式任務(wù)調(diào)度基于分布式軟總線、分布式數(shù)據(jù)管理等技術(shù)特性，構(gòu)建統(tǒng)一的分布式服務(wù)管理，支持對跨設(shè)備的應(yīng)用進(jìn)行遠(yuǎn)程啟動、遠(yuǎn)程控制、綁定／解綁、遷移等操作。在具體的場景下，能夠根據(jù)不同設(shè)備的能力、位置、業(yè)務(wù)運(yùn)行狀態(tài)、資源使用情況，并結(jié)合用戶的習(xí)慣和意圖，選擇最合適的設(shè)備運(yùn)行分布式任務(wù)。分布式任務(wù)調(diào)度示意圖如圖1.3所示。

利用分布式任務(wù)調(diào)度機(jī)制，可以實現(xiàn)多設(shè)備間的能力互助。例如，手機(jī)設(shè)備拍照具有美顏功能，但在家庭多人合影等場景下，手機(jī)屏幕較小，此時可以用手機(jī)控制智慧屏的攝像頭，同時還能調(diào)用手機(jī)的相機(jī)美顏功能，并將最終照片傳回手機(jī)。

除此之外，還可以通過分布式任務(wù)調(diào)度，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的無縫遷移。例如在上車前，可以通過手機(jī)查找并規(guī)劃好導(dǎo)航路線，待上車后，導(dǎo)航會自動遷移到車載大屏和車機(jī)音箱，待下車后，導(dǎo)航又會自動遷移回手機(jī)。

4．分布式設(shè)備虛擬化

分布式設(shè)備虛擬化可以實現(xiàn)不同設(shè)備的資源融合、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)處理，將周邊設(shè)備作為手機(jī)能力的延伸，共同形成一個超級虛擬終端。針對不同類型的任務(wù)，為用戶匹配并選擇能力最佳的執(zhí)行硬件，讓業(yè)務(wù)連續(xù)地在不同設(shè)備間流轉(zhuǎn)，充分發(fā)揮不同設(shè)備的資源優(yōu)勢。分布式設(shè)備虛擬化示意圖如圖1.4所示。

5．一次開發(fā)，多端部署

HarmonyOS通過提供統(tǒng)一的IDE，進(jìn)行多設(shè)備的應(yīng)用開發(fā)，并且通過向用戶提供程序框架、Ability框架及UI框架，保證開發(fā)的應(yīng)用在多終端運(yùn)行時的一致性。通過模塊化耦合，對應(yīng)不同設(shè)備間的彈性部署。一次開發(fā)，多端部署的示意圖如圖1.5所示。

6．統(tǒng)一OS，彈性部署

HarmonyOS擁有“硬件互助，資源共享”和“一次開發(fā)，多端部署”的系統(tǒng)能力，為各種硬件開發(fā)提供了全棧的軟件解決方案，并保持了上層接口和分布式能力的統(tǒng)一。通過組件化和小型化等設(shè)計方法，做到硬件資源的可大可小，以及在多種終端設(shè)備間按需彈性部署。

1.1.2　HarmonyOS系統(tǒng)架構(gòu)

HarmonyOS整體遵從分層設(shè)計，從下向上依次為內(nèi)核層、系統(tǒng)基礎(chǔ)服務(wù)層、框架層和應(yīng)用層。HarmonyOS系統(tǒng)架構(gòu)如圖1.6所示。

1．內(nèi)核層

HarmonyOS采用多內(nèi)核設(shè)計（Linux內(nèi)核、HarmonyOS微內(nèi)核或者Lite OS），支持針對不同資源受限設(shè)備選用適合的OS內(nèi)核。內(nèi)核抽象層（KAL）通過屏蔽多內(nèi)核差異，對上層提供基礎(chǔ)的內(nèi)核能力，包括進(jìn)程／線程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理和外設(shè)管等。

2．系統(tǒng)基礎(chǔ)服務(wù)層

系統(tǒng)基礎(chǔ)服務(wù)層是HarmonyOS的核心能力集合，通過框架層對應(yīng)用程序提供服務(wù)，包含系統(tǒng)基本能力子系統(tǒng)集、基礎(chǔ)軟件服務(wù)子系統(tǒng)集、增強(qiáng)軟件服務(wù)子系統(tǒng)集、HarmonyOS驅(qū)動框架（HDF）和硬件抽象適配層（HAL）、硬件服務(wù)子系統(tǒng)集和專有硬件服務(wù)子系統(tǒng)集。

3．框架層

框架層為HarmonyOS的應(yīng)用程序提供了Java/C/C++/JavaScript等多語言的用戶程序框架和Ability框架，以及各種軟硬件服務(wù)對外開放的多語言框架API。

4．應(yīng)用層

應(yīng)用層包括系統(tǒng)應(yīng)用和第三方應(yīng)用。HarmonyOS的應(yīng)用由一個或多個FA（Feature Ability）或PA（Particle Ability）組成。其中，F(xiàn)A有UI頁面，而PA無UI頁面。FA/PA均能夠?qū)崿F(xiàn)特定的業(yè)務(wù)功能，支持跨設(shè)備調(diào)度與分發(fā)，為消費(fèi)者提供一致、高效的應(yīng)用體驗。