了解 HarmonyOS

news2024/10/7 16:21:56

引言

在开始 HarmonyOS 开发之前，了解其背景、特点和架构是非常重要的。本章将为你提供一个全面的 HarmonyOS 概览。

HarmonyOS 是华为推出的一个全场景、多设备类型、多内核的分布式操作系统。
鸿蒙（即HarmonyOS，开发代号Ark，正式名称为华为终端鸿蒙智能设备操作系统软件）是华为公司自2012年以来开发的一款可兼容AOSP的操作系统。系统性能包括利用“分布式”技术将各款设备融合成一个“超级终端”，便于操作和共享各设备资源。

系统架构支持多内核，包括Linux内核、LiteOS和鸿蒙微内核，可按各种智能设备选择所需内核，例如在低功耗设备上使用LiteOS内核。

华为于2021年6月正式发布了HarmonyOS。

定义

全场景： HarmonyOS 旨在提供一个统一的操作系统，适用于多种类型的设备，如智能手机、平板、电视、智能穿戴、车载系统、智能家居等。这意味着开发者可以使用一套代码开发多种设备的应用，大大减少了开发的复杂性和成本。

多设备类型： HarmonyOS 不仅限于移动设备，还包括 IoT 设备、车载系统、工业设备等。这意味着 HarmonyOS 可以应用于多种场景，满足不同类型设备的需求。

多内核： HarmonyOS 支持多种处理器架构，包括 ARM、x86、RISC-V 等。这意味着 HarmonyOS 可以运行在不同的硬件平台上。

2. HarmonyOS 的发展历程

2019年： 华为首次发布 HarmonyOS，这是一个全新的操作系统，旨在提供一个统一的、分布式的操作系统。

2020年： 华为推出 HarmonyOS 2.0 版本，支持更多设备类型，包括智能手机、平板、电视、智能穿戴等。

2021年： 华为推出 HarmonyOS 3.0 版本，增加了更多高级特性，如 AI 能力、分布式数据管理、分布式软总线等。

3. HarmonyOS 的特点

分布式架构： HarmonyOS 的最大特点是分布式架构，它可以让多个设备协同工作，共享资源。这意味着开发者可以更容易地开发多设备协同的应用，提供更好的用户体验。

安全性： HarmonyOS 内置了多层次的安全机制，包括安全启动、安全运行、安全数据、安全通信等。这意味着 HarmonyOS 可以提供更高的安全性，保护用户的数据和隐私。

低延迟： HarmonyOS 优化了任务调度、内存管理、IO 处理等，减少了系统的延迟。这意味着 HarmonyOS 可以提供更流畅的用户体验。

4. HarmonyOS 的架构

HarmonyOS 的架构分为四层：

内核层

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，Kernel Abstract 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：硬件驱动框架（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：

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。
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（Design For X）、MSDP&DV等子系统组成。
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。
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应用开发提供了ArkTS/JS/C/C++/Java等多语言的用户程序框架，两种UI框架（包括适用于ArkTS/JS语言的方舟开发框架即ArkUI、适用于Java语言的Java UI框架），以及各种软硬件服务对外开放的多语言框架API。根据系统的组件化裁剪程度，HarmonyOS设备支持的API也会有所不同。

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。FA在进行用户交互时所需的后台数据访问也需要由对应的PA提供支撑。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。

5. HarmonyOS 与其他操作系统的比较

5.1 与 Android、iOS 的比较

架构：
- HarmonyOS 使用了微内核架构，这意味着它的内核更小，更轻量级，可以提供更高的系统稳定性和安全性。
- Android 使用了 Linux 内核，这是一个宏内核架构。
- iOS 使用了 XNU 内核，这是一个混合内核架构。
分布式能力：
- HarmonyOS 的最大特点是分布式架构，可以让多个设备协同工作，共享资源。这意味着开发者可以更容易地开发多设备协同的应用，提供更好的用户体验。
- Android 和 iOS 主要是为单一设备设计的，虽然也有一些分布式能力，但不如 HarmonyOS。
安全性：
- HarmonyOS 内置了多层次的安全机制，包括安全启动、安全运行、安全数据、安全通信等。
- Android 和 iOS 也有很高的安全性，但 HarmonyOS 在安全性上做了更多的优化。
开发语言：
- HarmonyOS 支持多种编程语言，包括 Java、JavaScript、C++ 等。
- Android 主要使用 Java 和 Kotlin。
- iOS 主要使用 Objective-C 和 Swift。

5.2 与 Linux、Windows 的比较

架构：
- HarmonyOS 使用了微内核架构。
- Linux 使用了宏内核架构。
- Windows 使用了混合内核架构。
分布式能力：
- HarmonyOS 有很强的分布式能力。
- Linux 和 Windows 主要是为单一设备设计的。
安全性：
- HarmonyOS 内置了多层次的安全机制。
- Linux 和 Windows 也有很高的安全性，但 HarmonyOS 在安全性上做了更多的优化。
开发语言：
- HarmonyOS 支持多种编程语言。
- Linux 和 Windows 支持多种编程语言，但开发语言的选择可能会受到一些限制。