HarmonyOS开发详解（一）——带你全面认识新一代万物联网的鸿蒙智能终端_harmonyos markup language

        关注华为鸿蒙系统好久了，看了鸿蒙发布会、也看了很多鸿蒙的科普文章，深深的被鸿蒙的特性和未来应用吸引。鸿蒙的特性和优点有非常多，如果用一句话来概括：让万物活起来充满想象；如果用两句话来概括：鸿蒙实现了各种设备的虚拟化，通过软总线实现了设备的互联和数据同步。用更多的话来描述鸿蒙：万物互连，全场景，分布式，微内核，软总线。。。

        接下来就参考华为鸿蒙官网专业的介绍一下到底什么是HarmonyOS。以上的一句、两句概括纯属一家理解之言。

1、HarmonyOS概述

1.1HarmonyOS的定位

        HarmonyOS是一款面向万物互联时代的、全新的分布式操作系统。在传统的单设备系统能力基础上，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，能够支持手机、平板、智能穿戴、智慧屏、车机等多种终端设备，提供全场景（移动办公、运动健康、社交通信、媒体娱乐等）业务能力

1.2HarmonyOS的三大特征

        1）使用者：多设备融为一体——形成超级终端，硬件设备可以弹性扩展、设备互助、资源共享（比如手机可以用电脑、电视屏幕，来弥补手机屏幕太小）；

        具体到使用者而言，能快速实现设备互联（碰一碰）、能力互助，并能提供流畅的体验（流畅很重要，是智能的第一步，是消费者愿意使用的前提，也是鸿蒙厉害的地方——数据不延迟）。

        2）应用开发者：一次开发，多终端部署

        具体而言HarmonyOS通过分布式技术，屏蔽不同终端差异，让开发者关注应用、高效开发。

        3）硬件开发者：统一操作系统，弹性部署

        HarmonyOS采用组件化的设计，硬件开发者可以根据设备特性、设备需求对操作系统进行裁剪安装——一个OS，按需求任意弹性部署，这种特性让HarmonyOS支持小到路由器、烤箱，大到电视、手机、车机都可以部署。

        HarmonyOS支持多种开发语言：Java、XML、C/C++、JavaScript、CSS、HML(HarmonyOS Markup Language)。

1.3 HarmonyOS技术架构

         HarmonyOS由四部分构成：内核层、服务层、框架层、应用层

        1）内核层

        一）、多内核设计，可裁剪选择适应不同设备；通过内核抽象层（KAL，Kernel Abstract Layer）屏蔽设备内核差异，对外提供线程管理、内存管理、文件系统、网络管理和外部设备。

        二）、驱动子系统，硬件驱动框架（HDF，Hard Driver Framework），对外统一外访能力、驱动开发、管理框架。

        2）系统服务

        一）、基本能力子系统，为分布式应用，提供运行、调度、迁移等提供能力，由分布式软总线、数据管理、任务调度、方舟多语言、公共基础库、多模输入、图形、安全、Ai等子系统组成。

        二）、基础软件服务子系统，提供公共、通用服务，如事件、电话、多媒体、DFX、Dv等组成

        三）、硬件服务子系统，为HarmonyOS提供硬件服务，如位置服务、生物特征识别、穿戴、IoT硬件服务等子系统组成。

        根据不同设备可以对以上三个系统选择性安装，而且支持对内部按功能更细粒度的裁剪。

        3）框架层

        为HarmonyOS提供多语言程序框架和Ability框架、两种UI（Java UI、适用于JS/TS的方舟开发框架）、软硬件对外API。同样框架层支持任意裁剪、组合。

        4）应用层（包含系统应用和第三方应用）

        HarmonyOS的应用有一个FA(Feature Ability)或PA（Particle Ability）组成，PA有界面与用户交互，PA无界面提供后台运行任务以及统一数据访问抽象。PA为FA提供支撑。

        如下图视频通话功能（有界面，属于FA），通话的同时使用了摄像头采集（PA1）、视频美颜处理（PA2）、超级夜景能力（PA3），三者共同支撑了视频通话这个功能且没有界面。

        FA、PA可以按需下载安装，按需组合分发。

        比如电视只有视频采集，只需要安装PA1即可；同时支持夸设备调度、分发，让一个设备具备利用另一个设备的能力。

 1.4 HarmonyOS关键特性

 1.4.1硬件互助、资源共享

        多种设备之间能够实现硬件互助、资源共享，依赖的关键技术包括四大技术：分布式软总线、分布式设备虚拟化、分布式数据库管理、分布式任务调度等。

        1）分布式软总线(构建设备连接通道，解决设备间通信问题)

        分布式软总线是手机、平板、智能穿戴、智慧屏、车机等分布式设备的通信基座，为设备之间的互联互通提供了统一的分布式通信能力，为设备之间的无感发现和零等待传输创造了条件。开发者只需聚焦于业务逻辑的实现，无需关注组网方式与底层协议。

        要很好的理解分布式软总线，得先解释一下总线，他是一个传统计算机硬件中的一个概念。

        总线，英文名Bus，在传统计算机中总线是一种内部结构，它是CPU、内存、输入、输出设备间传递信息的公共通道，主机各个设备以及外部设备通过总线链接，从而形成了计算机硬件系统。总线可以划分为数据总线、地址总线、控制总线，分别用来传输数据、数据地址、控制信号。具备特点：即插即用、高带宽、低延时、高可靠、标准。

        现在再来看分布式总线，就是构建不同设备之间通信的总线。现实中不同设备可能涉及蓝牙链接、WiFi链接，华为通过构建软件总线屏蔽设备之间的差异，把开发者从底层解脱出来，集中于上层应用，可以说分布式软总线是所有开发和应用的基础。华为通过分布式软总线解决了以下几个核心问题：

•   快速链接（一碰连，自动搜索链接，降低人工干预）
•   异构网络组网（融合WiFi、蓝牙）
•   软总线之间传输（数据、任务）

       解决以上核心问题，就为不同设备间构建了高效、低延时、高可靠的通信基础。下图是HarmonyOS官方分布式软总线架构图，总线中枢解决连接+异构组网问题，任务和数据总线解决传输问题；同样类比过来和我们理解的硬件总线之间的通信有异曲同工之妙，但华为更厉害的地方在于，计算机都是标准接口、标准通信设备，而Harmony面对的是不同的设备、不同的接口、动态的环境。

       以上总线内容参考了《鸿蒙OS尖刀武器之分布式总线技术全解析》，感兴趣的可以更详细的去看一下：鸿蒙 OS 尖刀武器之分布式软总线技术全解析

        2）分布式虚拟化设备

        将各个组网设备虚拟化，实现不同设备之间资源融合、管理、数据处理统一调度，所有的设备就像一个统一的超级虚拟终端。让不同设备根据用户的需求自由调度，发挥各自优势。

        比如只能用手机视频通话，可以通过设备虚拟化，通过音箱传输声音，电视展示内容，电视摄像头采集数据，你就可以在房间里边做家务边聊天。

        3）分布式数据管理

        这里就不难理解了，基于分布式软总线，解决应用程序数据和用户数据分布式管理，实现用户数据、业务逻辑、数据存储夸设备，随处流转。

        亲自体验过的，手机一碰链接电脑，点击手机上的Word，直接Windows的office打开，编辑完毕以后手机上的数据也被编辑了。

        这点觉得特别厉害，以前一直以为是电脑端复制了一份手机端的Word而已，就很难保障任务同步、数据同步；这点保障了夸设备任务继续的可能，比如你去某一个地方：正在车上导航，下车需要继续走，超级终端发现你远离了车辆，就立马从车载导航切换到手机不行导航，实现功能/任务夸设备迁移，这才是真正的“以人为本”。

        4）分布式任务调度

        基于分布式软总线、分布式数据管理、分布式Profile等技术特性，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。

1.4.2 一次开发，多终端部署

        HarmonyOS提供了用户程序框架、Ability框架以及UI框架，这些框架支持多终端、多尺寸屏幕、多分辨率DPI、多版本API等方面业务逻辑、页面逻辑，支持逻辑页面复用，真正做到一次开发、多端部署。

        UI框架支持使用Java、JS、TS语言进行开发，并提供了丰富的多态控件，可以在手机、平板、智能穿戴、智慧屏、车机上显示不同的UI效果。

1.4.3 统一OS，弹性部署

        HarmonyOS通过组件化和小型化设计，能够适配不同类型的设备和需求，支持：

• 组支持件的选择（不需要的不安装，比如手机不用安装视频功能），根据硬件形态和需求选择组件
• 支持组件内部功能选择（组件可大可小，只要部分需要的功能），根据硬件和资源形态，任意选择组件内部功能
• 支持组件间依赖的关联（平台级的可大可小，依赖的外部组件自动下载，不需要就可以省去），根据编译关系，自动生成组件依赖关系；

        鸿蒙的特性看了很多，一直觉得心动，今天终于开篇了；最大的感受以前觉得鸿蒙很厉害，通过学习才更加理解鸿蒙为什么厉害；而通过学习也对鸿蒙更加心动。

        虽然物联网、5G、包括HarmonyOS自己，以及开发者、设备、生态都还一片混沌，但是随着对HarmonyOS的了解，更加确信它会像盘古开天辟地一样成就一个万物智能的未来！

        参考学习鸿蒙官方文档：   鸿蒙官方文档中心