瞭解 HarmonyOS

引言

在開始 HarmonyOS 開發之前，瞭解其背景、特點和架構是非常重要的。本章將為你提供一個全面的 HarmonyOS 概覽。

目錄

• 1. 什麼是 HarmonyOS
• 2. HarmonyOS 的發展歷程
• 3. HarmonyOS 的特點
• 4. HarmonyOS 的架構
• 5. HarmonyOS 與其他操作系統的比較

1. 什麼是 HarmonyOS

HarmonyOS 是華為推出的一個全場景、多設備類型、多內核的分散式操作系統。
鴻蒙（即HarmonyOS，開發代號Ark，正式名稱為華為終端鴻蒙智能設備操作系統軟體）是華為公司自2012年以來開發的一款可相容AOSP的操作系統。系統性能包括利用“分散式”技術將各款設備融合成一個“超級終端”，便於操作和共用各設備資源。

系統架構支持多內核，包括Linux內核、LiteOS和鴻蒙微內核，可按各種智能設備選擇所需內核，例如在低功耗設備上使用LiteOS內核。

華為於2021年6月正式發佈了HarmonyOS。

定義

全場景： HarmonyOS 旨在提供一個統一的操作系統，適用於多種類型的設備，如智能手機、平板、電視、智能穿戴、車載系統、智能家居等。這意味著開發者可以使用一套代碼開發多種設備的應用，大大減少了開發的複雜性和成本。

多設備類型： HarmonyOS 不僅限於移動設備，還包括 IoT 設備、車載系統、工業設備等。這意味著 HarmonyOS 可以應用於多種場景，滿足不同類型設備的需求。

多內核： HarmonyOS 支持多種處理器架構，包括 ARM、x86、RISC-V 等。這意味著 HarmonyOS 可以運行在不同的硬體平臺上。

2. HarmonyOS 的發展歷程

2019年： 華為首次發佈 HarmonyOS，這是一個全新的操作系統，旨在提供一個統一的、分散式的操作系統。

2020年： 華為推出 HarmonyOS 2.0 版本，支持更多設備類型，包括智能手機、平板、電視、智能穿戴等。

2021年： 華為推出 HarmonyOS 3.0 版本，增加了更多高級特性，如 AI 能力、分散式數據管理、分散式軟匯流排等。

3. HarmonyOS 的特點

分散式架構： HarmonyOS 的最大特點是分散式架構，它可以讓多個設備協同工作，共用資源。這意味著開發者可以更容易地開發多設備協同的應用，提供更好的用戶體驗。

安全性： HarmonyOS 內置了多層次的安全機制，包括安全啟動、安全運行、安全數據、安全通信等。這意味著 HarmonyOS 可以提供更高的安全性，保護用戶的數據和隱私。

低延遲： HarmonyOS 優化了任務調度、記憶體管理、IO 處理等，減少了系統的延遲。這意味著 HarmonyOS 可以提供更流暢的用戶體驗。

4. HarmonyOS 的架構

HarmonyOS 的架構分為四層：

內核層

• 內核子系統：HarmonyOS採用多內核設計，支持針對不同資源受限設備選用適合的OS內核。內核抽象層（KAL，Kernel Abstract Layer）通過屏蔽多內核差異，對上層提供基礎的內核能力，包括進程/線程管理、記憶體管理、文件系統、網路管理和外設管理等。
• 驅動子系統：硬體驅動框架（HDF）是HarmonyOS硬體生態開放的基礎，提供統一外設訪問能力和驅動開發、管理框架。

系統服務層

系統服務層是HarmonyOS的核心能力集合，通過框架層對應用程式提供服務。該層包含以下幾個部分：

• 系統基本能力子系統集：為分散式應用在HarmonyOS多設備上的運行、調度、遷移等操作提供了基礎能力，由分散式軟匯流排、分散式數據管理、分散式任務調度、方舟多語言運行時、公共基礎庫、多模輸入、圖形、安全、AI等子系統組成。其中，方舟運行時提供了C/C++/JS多語言運行時和基礎的系統類庫，也為使用方舟編譯器靜態化的Java程式（即應用程式或框架層中使用Java語言開發的部分）提供運行時。
• 基礎軟體服務子系統集：為HarmonyOS提供公共的、通用的軟體服務，由事件通知、電話、多媒體、DFX（Design For X） 、MSDP&DV等子系統組成。
• 增強軟體服務子系統集：為HarmonyOS提供針對不同設備的、差異化的能力增強型軟體服務，由智慧屏專有業務、穿戴專有業務、IoT專有業務等子系統組成。
• 硬體服務子系統集：為HarmonyOS提供硬體服務，由位置服務、生物特征識別、穿戴專有硬體服務、IoT專有硬體服務等子系統組成。

根據不同設備形態的部署環境，基礎軟體服務子系統集、增強軟體服務子系統集、硬體服務子系統集內部可以按子系統粒度裁剪，每個子系統內部又可以按功能粒度裁剪。

框架層
框架層為HarmonyOS應用開發提供了ArkTS/JS/C/C++/Java等多語言的用戶程式框架，兩種UI框架（包括適用於ArkTS/JS語言的方舟開發框架即ArkUI、適用於Java語言的Java UI框架），以及各種軟硬體服務對外開放的多語言框架API。根據系統的組件化裁剪程度，HarmonyOS設備支持的API也會有所不同。

應用層
應用層包括系統應用和第三方非系統應用。HarmonyOS的應用由一個或多個FA（Feature Ability）或PA（Particle Ability）組成。其中，FA有UI界面，提供與用戶交互的能力；而PA無UI界面，提供後臺運行任務的能力以及統一的數據訪問抽象。FA在進行用戶交互時所需的後臺數據訪問也需要由對應的PA提供支撐。基於FA/PA開發的應用，能夠實現特定的業務功能，支持跨設備調度與分發，為用戶提供一致、高效的應用體驗。

5. HarmonyOS 與其他操作系統的比較

5.1 與 Android、iOS 的比較

• 架構：
  • HarmonyOS 使用了微內核架構，這意味著它的內核更小，更輕量級，可以提供更高的系統穩定性和安全性。
  • Android 使用了 Linux 內核，這是一個巨集內核架構。
  • iOS 使用了 XNU 內核，這是一個混合內核架構。
• 分散式能力：
  • HarmonyOS 的最大特點是分散式架構，可以讓多個設備協同工作，共用資源。這意味著開發者可以更容易地開發多設備協同的應用，提供更好的用戶體驗。
  • Android 和 iOS 主要是為單一設備設計的，雖然也有一些分散式能力，但不如 HarmonyOS。
• 安全性：
  • HarmonyOS 內置了多層次的安全機制，包括安全啟動、安全運行、安全數據、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優化。
• 開發語言：
  • HarmonyOS 支持多種編程語言，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 與 Linux、Windows 的比較

• 架構：
  • HarmonyOS 使用了微內核架構。
  • Linux 使用了巨集內核架構。
  • Windows 使用了混合內核架構。
• 分散式能力：
  • HarmonyOS 有很強的分散式能力。
  • Linux 和 Windows 主要是為單一設備設計的。
• 安全性：
  • HarmonyOS 內置了多層次的安全機制。
  • Linux 和 Windows 也有很高的安全性，但 HarmonyOS 在安全性上做了更多的優化。
• 開發語言：
  • HarmonyOS 支持多種編程語言。
  • Linux 和 Windows 支持多種編程語言，但開發語言的選擇可能會受到一些限制。

本章提供了 HarmonyOS 的基礎知識，包括定義、發展歷程、特點、架構和與其他操作系統的比較。這為後續的開發工作打下了堅實的基礎。