鴻蒙操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件開發(fā)學(xué)習(xí)初步

牟 峰

（南京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 江蘇·南京 211816）

在高新信息技術(shù)領(lǐng)域的不確定性日益增強(qiáng)的時(shí)代里，華為的鴻蒙系統(tǒng)（HarmonyOS）作為一款真正意義上的國產(chǎn)分布式操作系統(tǒng)，華為歡迎友商和開發(fā)者加入鴻蒙計(jì)劃并提供技術(shù)扶持。在高校中培養(yǎng)更多的專業(yè)鴻蒙軟件開發(fā)者，是鴻蒙生態(tài)鏈的重要一環(huán)。本文將從頭開始，探索鴻蒙軟件開發(fā)學(xué)習(xí)之路。

以下對(duì)HarmonyOS操作系統(tǒng)做全面說明。

1 HarmonyOS有三大特征

1.1 不同設(shè)備之間硬件互助，資源共享

從開發(fā)者角度出發(fā)，可以將搭載HarmonyOS的設(shè)備在系統(tǒng)層面融為一體、形成超級(jí)終端，根據(jù)需要協(xié)同工作。

從使用者角度出發(fā)，HarmonyOS能夠?qū)⒏黝惤K端進(jìn)行能力整合，實(shí)現(xiàn)不同終端設(shè)備之間的快速連接、能力互助、資源共享，匹配合適的設(shè)備、提供流暢的全場景體驗(yàn)。

1.2 一次開發(fā)，多終端部署

HarmonyOS采用了多種分布式技術(shù)，使應(yīng)用開發(fā)與不同終端設(shè)備的形態(tài)差異無關(guān)，讓開發(fā)者能夠聚焦上層業(yè)務(wù)邏輯，更加便捷、高效地開發(fā)應(yīng)用。

1.3 統(tǒng)一操作系統(tǒng)，彈性部署

HarmonyOS采用了組件化的設(shè)計(jì)方案，可根據(jù)不同設(shè)備和業(yè)務(wù)靈活裁剪，滿足不同形態(tài)終端設(shè)備對(duì)操作系統(tǒng)的要求。

2 操作系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)與功能

HarmonyOS和大多數(shù)操作系統(tǒng)一樣，分功能層次形實(shí)現(xiàn)。了解操作系統(tǒng)的層次和組成，可以很方便地明確哪些功能操作系統(tǒng)已提供、并可以裁剪；哪些功能需開發(fā)，開發(fā)工作處在整個(gè)系統(tǒng)的哪個(gè)層面和位置。

HarmonyOS的分層結(jié)構(gòu)和功能如圖1所示。

圖1：HarmonyOS的分層結(jié)構(gòu)和功能

2.1 內(nèi)核層

內(nèi)核層包括內(nèi)核子系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)兩個(gè)部分。可以將不同的內(nèi)容抽象成一個(gè)統(tǒng)一的對(duì)外內(nèi)核和驅(qū)動(dòng)。

（1）核子系統(tǒng)：HarmonyOS支持多種內(nèi)核，針對(duì)擁有不同資源的設(shè)備選用適合的 OS內(nèi)核。通過內(nèi)核抽象層（KAL，Kernel Abstract Layer）屏蔽不同內(nèi)核差異，對(duì)上層提供進(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)管理等基礎(chǔ)的內(nèi)核能力。

（2）驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)：HarmonyOS提供硬件驅(qū)動(dòng)框架（HDF），提供統(tǒng)一外設(shè)訪問能力和驅(qū)動(dòng)開發(fā)、管理框架。改框架是硬件生態(tài)開放的基礎(chǔ)，開發(fā)新的使用鴻蒙的嵌入式系統(tǒng)，會(huì)涉及該部分的驅(qū)動(dòng)開發(fā)工作。

2.2 系統(tǒng)服務(wù)層

系統(tǒng)服務(wù)層是HarmonyOS的核心能力集合，通過框架層對(duì)應(yīng)用程序提供服務(wù)。該層包含以下幾個(gè)部分：

（1）系統(tǒng)基本能力子系統(tǒng)集：該子系統(tǒng)為分布式應(yīng)用在HarmonyOS多設(shè)備上的運(yùn)行、調(diào)度、遷移等操作提供了基礎(chǔ)能力。其由分布式軟總線、分布式數(shù)據(jù)管理、分布式任務(wù)調(diào)度、方舟多語言運(yùn)行時(shí)、公共基礎(chǔ)庫、多模輸入、圖形、安全、AI等子系統(tǒng)組成。其中，方舟運(yùn)行時(shí)提供了C/C++/JS多語言運(yùn)行時(shí)和基礎(chǔ)的系統(tǒng)類庫。

（2）基礎(chǔ)軟件服務(wù)子系統(tǒng)集：該子系統(tǒng)為HarmonyOS提供公共的、通用的軟件服務(wù)，由事件通知、電話、多媒體、DFX（Design For X）、MSDP&DV等子系統(tǒng)組成。

（3）增強(qiáng)軟件服務(wù)子系統(tǒng)集：為HarmonyOS提供針對(duì)不同設(shè)備的、差異化的能力增強(qiáng)型軟件服務(wù)，由智慧屏專有業(yè)務(wù)、穿戴專有業(yè)務(wù)、IoT專有業(yè)務(wù)等子系統(tǒng)組成。

（4）硬件服務(wù)子系統(tǒng)集：為HarmonyOS提供硬件服務(wù)，由位置服務(wù)、生物特征識(shí)別、穿戴專有硬件服務(wù)、IoT專有硬件服務(wù)等子系統(tǒng)組成。

各子系統(tǒng)可以根據(jù)不同設(shè)備形態(tài)的部署環(huán)境，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、硬件服務(wù)子系統(tǒng)集內(nèi)部可以按子系統(tǒng)粒度裁剪，每個(gè)子系統(tǒng)內(nèi)部又可以按功能粒度裁剪。

2.3 框架層

框架層為 HarmonyOS應(yīng)用開發(fā)提供了Java/C/C++/JS等多語言的用戶程序框架和Ability框架，兩種UI框架（包括適用于Java語言的Java UI框架、適用于JS語言的JSUI框架），以及各種軟硬件服務(wù)對(duì)外開放的多語言框架API。根據(jù)系統(tǒng)的組件化裁剪程度，HarmonyOS設(shè)備支持的API也會(huì)有所不同。

2.4 應(yīng)用層

應(yīng)用層包括系統(tǒng)應(yīng)用和第三方非系統(tǒng)應(yīng)用。HarmonyOS的應(yīng)用由一個(gè)或多個(gè)FA（Feature Ability）或PA（Particle Ability）組成。其中，F(xiàn)A有UI界面，提供與用戶交互的能力；而PA無UI界面，提供后臺(tái)運(yùn)行任務(wù)的能力以及統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問抽象。FA在進(jìn)行用戶交互時(shí)所需的后臺(tái)數(shù)據(jù)訪問也需要由對(duì)應(yīng)的PA提供支撐。

3 軟件開發(fā)環(huán)境構(gòu)建

HarmonyOS軟件開發(fā)環(huán)境構(gòu)建包括安裝開發(fā)工具，并配置相關(guān)開發(fā)環(huán)境。鴻蒙的開發(fā)環(huán)境為 DevEco Studio，支持在windows和macOS系統(tǒng)兩種桌面操作系統(tǒng)中安裝。對(duì)開發(fā)用電腦的硬件要求為，內(nèi)存：8GB及以上；硬盤：100GB及以上；分辨率：1280*800像素及以上。以windows下安裝該開發(fā)軟件為例。簡述開發(fā)環(huán)境構(gòu)建過程。

3.1 下載和安裝DevEco Studio

進(jìn)入HUAWEI DevEco Studio產(chǎn)品頁，點(diǎn)擊下載列表后的按鈕，下載DevEco Studio 2.1 Release或DevEco Studio 2.2 Beta1中的一個(gè)。

DevEcoStudio的編譯構(gòu)建依賴JDK，DevEcoStudio預(yù)置了OpenJDK，版本為1.8，安裝過程中會(huì)自動(dòng)安裝JDK。

下載完成后，雙擊下載的“deveco-studio-xxxx.exe”，進(jìn)入DevEcoStudio安裝向?qū)В谌缦掳惭b選項(xiàng)界面勾選64-bit launcher后，點(diǎn)擊Next，直至安裝完成。

3.2 配置開發(fā)環(huán)境

DevEco Studio提供SDK Manager統(tǒng)一管理SDK及工具鏈，下載各種編程語言的SDK包時(shí)，SDKManager會(huì)自動(dòng)下載該SDK包依賴的工具鏈。多種編程語言的SDK包和工具鏈，具體說明如圖2所示。

圖2：多種編程語言的SDK包和工具鏈

首次安裝和非首次安裝DevEco Studio，會(huì)有不同處理步驟。第一次安裝使用DevEco Studio，需要下載HarmonyOS SDK及對(duì)應(yīng)工具鏈。

如果已經(jīng)下載過HarmonyOS SDK，當(dāng)存在新版本的SDK時(shí)，可以通過SDK Manager來更新對(duì)應(yīng)的SDK。進(jìn)入SDK Manager的方法：配置HDC工具環(huán)境變量。

HDC是為開發(fā)者提供HarmonyOS應(yīng)用的調(diào)試工具，需要為HDC工具的端口號(hào)設(shè)置環(huán)境變量。

在此電腦->屬性->高級(jí)系統(tǒng)設(shè)置->高級(jí)->環(huán)境變量中，添加 HDC端口變量。變量名為：HDC_SERVER_PORT，變量值設(shè)置為7035。

4 構(gòu)建首個(gè)簡單應(yīng)用

以Phone工程為例，并初步熟悉鴻蒙軟件開發(fā)方法。在Phone的遠(yuǎn)程模擬器中運(yùn)行該工程。

4.1 創(chuàng)建一個(gè)新工程

打開DevEco Studio，在歡迎頁點(diǎn)擊Create HarmonyOS Project，創(chuàng)建一個(gè)新工程。根據(jù)工程創(chuàng)建向?qū)Вx擇需要的Ability工程模板，然后點(diǎn)擊Next。填寫工程相關(guān)信息，Device Type選擇Phone，其他保持默認(rèn)值即可。

4.2 使用模擬器運(yùn)行調(diào)試

DevEco Studio提供遠(yuǎn)程模擬器和本地模擬器。以遠(yuǎn)程模擬器為例進(jìn)行說明。

（1）在DevEcoStudio菜單欄，點(diǎn)擊Tools>DeviceManager。（2）在Remote Emulator頁簽中點(diǎn)擊Login，在瀏覽器中彈出華為開發(fā)者聯(lián)盟帳號(hào)登錄界面，請輸入已實(shí)名認(rèn)證的華為開發(fā)者聯(lián)盟帳號(hào)的用戶名和密碼進(jìn)行登錄。（3）在設(shè)備列表中，選擇Phone設(shè)備P40，并點(diǎn)擊按鈕，運(yùn)行模擬器。（4）DevEco Studio會(huì)啟動(dòng)應(yīng)用的編譯構(gòu)建，完成后應(yīng)用即可運(yùn)行在模擬器上。