Harmony系列-Android 开发者启航

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去年8月份,华为在开发者大会上正式发布操作系统 HarmonyOS 。时隔一年有余,今年9月10日鸿蒙系统正式升级至 2.0 版本。根据官方公布的计划,在今天(12月16日)开放手机 Beta 测试版本。

在过去的一年里,身边的安卓开发者似乎对 HarmonyOS 并不了解。目前由于华为并没有开放鸿蒙手机系统相关内容,没有足够亮眼的表现来引起移动开发者的关注。

在12月9号,谷歌正式开源 Fuchsia 系统,继 AndroidChromeOS 后发布的第三个操作系统。

Fuchsia 系统对于谷歌尝试多端系统一体化生态构建起至关性作用。其分层模块的设计使得 Fuchsia 可便捷裁剪定制操作系统,可用于适配手机,平板,笔记本,IoT甚至车载等系统。早在几年前 Dart 及 Flutter 已开始为为其铺路并一路高歌,主打 一端开发多端部署 的口号吸引了很多 Android/web 开发者参与进来。

HarmonyOS 一个朝 万物互联 方向发展的新一代系统,与 Fuchsia 殊途同归。HarmonyOS 肩负着操作系统国产自主化的重大使命,在未来华为的终端产品将升级支持 HarmonyOS 并影响同行厂商加入使用。

作为 Android 开发者,可提前 入局 了解 HarmonyOS 相关的开发内容。

概述与理解

HarmonyOS是一款 面向未来面向全场景 (移动办公、运动健康、社交通信、媒体娱乐等)的分布式操作系统。在传统的单设备系统能力的基础上,HarmonyOS 提出了基于同一套系统能力、适配多种终端形态的分布式理念,能够支持多种终端设备。

对消费者而言, HarmonyOS 能够将生活场景中的各类终端进行能力整合,形成一个 超级虚拟终端 ,可以实现不同的终端设备之间的快速连接、能力互助、资源共享,匹配合适的设备、提供流畅的全场景体验。

简而言之,当你使用基于 HarmonyOS 的终端设备(如手机,电脑,IoT智能家电等)时,能支撑起设备之间更好的体验。比如你可使用手势在设备屏幕中把一个文件直接甩给另一个设备;使用智慧屏观影自动调整环境灯光亮度等。而这些功能不再是在系统服务上层基于某种协议(比如蓝牙等)来实现,而是系统内天然支持。

对应用开发者而言, HarmonyOS 采用了多种分布式技术,使得应用程序的开发实现与不同终端设备的形态差异无关,降低了开发难度和成本。这能够让开发者聚焦上层业务逻辑,更加便捷、高效地开发应用。

近几年多端统一开发非常火。对于开发者而言,优秀的多端统一方案能够最大限度减少适配的工作成本。以前端技术栈为基础的框架有腾讯 Hippy ,滴滴 Chameleon ,京东 Taro ,阿里 Weex ,脸书的 RN 及基于 RN 优化的携程 CRN ,美团 MRN 等;以原生技术栈为基础的 Flutter 另辟蹊径,以 Native 侧性能优势小跑领先并在 web/desktop 方面逐步追赶。而 HarmonyOS 也支持开发者使用一端代码适配多端程序,相比传统基于 Java/Kotlin 系统安卓应用,在适配多端设备上将有绝对的优势。

对设备开发者而言,HarmonyOS 采用了组件化的设计方案,可以根据设备的资源能力和业务特征进行灵活裁剪,满足不同形态的终端设备对于操作系统的要求。

同 Fuchsia 一样,HarmonyOS 也是可根据终端的硬件能力及业务要求动态裁剪系统服务。

技术架构 vs Android

HarmonyOS 整体遵从分层设计,从下向上依次为:内核层、系统服务层、框架层和应用层。

系统功能按照 系统 > 子系统 > 功能/模块 逐级展开,在多设备部署场景下,支持根据实际需求裁剪某些非必要的子系统或功能/模块。 HarmonyOS 技术架构下所示。

内核层

内核层分为 内核子系统驱动子系统 ,其作用在于向上层提供基础内核能力及统一调用入口。

内核子系统 ,HarmonyOS 采用多内核设计,支持针对不同资源受限设备选用适合的 OS 内核。内核抽象层(KAL,KernelAbstract Layer)通过屏蔽多内核差异, 对上层提供基础的内核能力 ,包括进程/线程管理、内存管理、文件系统、网络管理和外设管理等。

驱动子系统 ,HarmonyOS 驱动框架(HDF)是 HarmonyOS 硬件生态开放的基础, 提供统一外设访问能力和驱动开发、管理框架

系统服务层

系统服务层是 HarmonyOS 的核心能力集合,通过框架层对应用程序提供服务。该层包含以下几个部分:

  1. 系统基本能力子系统集 :为分布式应用在 HarmonyOS 多设备上的运行、调度、迁移等操作提供了基础能力,由分布式软总线、分布式数据管理、分布式任务调度、方舟多语言运行时、公共基础库、多模输入、图形、安全、AI 等子系统组成。其中,方舟运行时提供了 C/C++/JS 多语言运行时和基础的系统类库,也为使用方舟编译器静态化的 Java 程序(即应用程序或框架层中使用 Java 语言开发的部分)提供运行时。
  2. 基础软件服务子系统集 :为 HarmonyOS 提供公共的、通用的软件服务,由事件通知、电话、多媒体、DFX、MSDP & DV 等子系统组成。
  3. 增强软件服务子系统集 :为 HarmonyOS 提供针对不同设备的、差异化的能力增强型软件服务,由智慧屏专有业务、穿戴专有业务、IoT 专有业务等子系统组成。
  4. 硬件服务子系统集 :为 HarmonyOS 提供硬件服务,由位置服务、生物特征识别、穿戴专有硬件服务、IoT 专有硬件服务等子系统组成。

根据不同设备形态的部署环境,基础软件服务子系统集、增强软件服务子系统集、硬件服务子系统集内部可以按子系统粒度裁剪,每个子系统内部又可以按功能粒度裁剪。

框架层

框架层为 HarmonyOS 的应用程序提供了 Java/C/C++/JS 等多语言的用户程序框架和 Ability 框架,以及各种软硬件服务对外开放的多语言框架 API 。

同时为采用 HarmonyOS 的设备提供了 C/C++/JS 等多语言的框架 API,不同设备支持的 API 与系统的组件化裁剪程度相关。

应用层

应用层包括系统应用和第三方非系统应用。

HarmonyOS 的应用由一个或多个 FA (Feature Ability)或 PA (Particle Ability)组成。

其中,FA 有 UI 界面,提供与用户交互的能力;而 PA 无 UI 界面,提供后台运行任务的能力以及统一的数据访问抽象。

基于 FA/PA 开发的应用,能够实现特定的业务功能,支持跨设备调度与分发,为用户提供一致、高效的应用体验。

vs Android 架构

HarmonyOS 架构以 4 层结构设计,而 Android 官网最新平台架构中 Hardware Abstraction Layer 硬件抽象层独立后其系统为 5 层结构设计。

独有的技术特性

Harmony 有三个重要的技术特性:

  • 硬件互助 资源共享
  • 一次开发 多端部署
  • 统一OS 弹性部署

对于产品服务商而言,第一,三特性能够提供更优质的服务,体现在基于 HarmonyOS 实现多端互联,高效传输。同时可根据设备能力择优运行分布式任务及弹性部署服务功能。

对于产品开发商而言,第二特性无疑最有吸引力。无需为多端适配付出额外成本,做到一次开发多端部署。

硬件互助 资源共享

要实现多端互联就需要总线支撑。 Harmony 为多种终端设别提供了 分布式软总线 ,为设备间的互联互通提供了统一的分布式通信能力,能够快速发现并连接设备,高效地分发任务和传输数据。

不同设备遵循 Harmony 提供的通讯协议与总线中枢通信,中枢包含了管理中心用于发现/连接/管理多端设备,同时数据与计算中心参与传输数据计算并由决策中心决定策略下发。

对于单一设备而言,实现不同设备资源融合,设备管理,数据处理,需支持 分布式设备虚拟化 。多设备间通过分布式设备虚拟化能够形成一个超级虚拟终端。

针对不同类型的任务,为用户匹配并选择能力合适的执行硬件,让业务连续地在不同设备间流转,充分发挥不同设备的资源优势。

在分布式软总线基础上,应用程序数据及用户数据能够实现分布式管理。用户数据不再与单一物理设备绑定,业务逻辑与数据存储分离,应用跨设备运行时数据无缝衔接,为打造一致、流畅的用户体验创造了基础条件。

基于分布式软总线、分布式数据管理、分布式 Profile 等技术特性,Harmony 构建的多端生态支持分布式任务的调度。

支持构建统一的分布式服务管理(发现、同步、注册、调用)机制,支持对跨设备的应用进行远程启动、远程调用、远程连接以及迁移等操作,能够根据不同设备的能力、位置、业务运行状态、资源使用情况,以及用户的习惯和意图,选择合适的设备运行分布式任务。

以应用迁移为例,简要地展示了分布式任务调度能力。

一次开发 多端部署

HarmonyOS 提供了用户程序框架、Ability 框架以及 UI 框架,支持应用开发过程中多终端的业务逻辑和界面逻辑进行复用,能够实现应用的一次开发、多端部署,提升了跨设备应用的开发效率。

统一OS 弹性部署

HarmonyOS 通过组件化和小型化等设计方法,支持多种终端设备按需弹性部署,能够适配不同类别的硬件资源和功能需求。支撑通过编译链关系去自动生成组件化的依赖关系,形成组件树依赖图,支撑产品系统的便捷开发,降低硬件设备的开发门槛。

  1. 支持各组件的选择 (组件可有可无):根据硬件的形态和需求,可以选择所需的组件。
  2. 支持组件内功能集的配置 (组件可大可小):根据硬件的资源情况和功能需求,可以选择配置组件中的功能集。例如,选择配置图形框架组件中的部分控件。
  3. 支持组件间依赖的关联 (平台可大可小):根据编译链关系,可以自动生成组件化的依赖关系。例如,选择图形框架组件,将会自动选择依赖的图形引擎组件等。

机遇

HarmonyOS 对 Android 开发者来说是陌生的,毕竟是一个全新操作系统,其未来发展及开发者生态前景也是未知的。但也是熟悉的,支持 Java 语言编程开发,Ability 框架的设计与 Android API 设计有异曲同工之妙,通过迁移 Android 开发经验学习即可快速上手。

Harmony系列将会以 Android 开发视角来迁移掌握鸿蒙系统应用开发,借助已有开发经验入行,同感兴趣的朋友一起为 Harmony OS开发生态奉献绵薄之力。

欢迎持续关注我,后续系列将以 Android 开发者视角迁移学习 HarmonyOS 应用开发,从快速入门到熟练掌握开发应用。

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