跨平臺(tái)應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)研究

褚玉曉

摘要：目前智能手機(jī)和平板電腦等主流智能終端使用的操作系統(tǒng)包括Android、iOS、Windows Phone 等，各類(lèi)操作系統(tǒng)平臺(tái)在開(kāi)發(fā)語(yǔ)言、開(kāi)發(fā)工具等方面存在差異，導(dǎo)致應(yīng)用移植困難、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)等問(wèn)題?？缙脚_(tái)應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)可以讓開(kāi)發(fā)者一次開(kāi)發(fā)應(yīng)用，運(yùn)行在多終端平臺(tái)下，降低了應(yīng)用開(kāi)發(fā)周期和成本，促進(jìn)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈快速發(fā)展。本文分析主流跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀，提出下一代跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)構(gòu)想，并深入探討其實(shí)現(xiàn)方案，最后展望其后續(xù)發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞： 跨平臺(tái) ；開(kāi)發(fā)；應(yīng)用技術(shù)

據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，全球已經(jīng)進(jìn)入了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展周期的早期階段，未來(lái)幾年內(nèi)，通過(guò)移動(dòng)裝置接入互聯(lián)網(wǎng)的用戶(hù)很有可能超過(guò)通過(guò)桌面?zhèn)€人電腦接入互聯(lián)網(wǎng)的用戶(hù)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展速度將快于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)，其創(chuàng)造的利益也會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)。面對(duì)這一巨大市場(chǎng)，各大產(chǎn)業(yè)巨頭紛紛構(gòu)建了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)鏈， 以蘋(píng)果為代表的App Store 成功創(chuàng)造了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用商業(yè)模式，激發(fā)了廣大開(kāi)發(fā)者的智能終端應(yīng)用創(chuàng)作熱情。

智能終端應(yīng)用形態(tài)主要分為Web 應(yīng)用和本地應(yīng)用兩類(lèi)，Web 應(yīng)用是指運(yùn)行在瀏覽器上的應(yīng)用形態(tài)，本地應(yīng)用是指直接運(yùn)行在操作系統(tǒng)之上的應(yīng)用形態(tài)。Web 應(yīng)用采用網(wǎng)頁(yè)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，具有開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單、跨平臺(tái)適配等優(yōu)點(diǎn)，而本地應(yīng)用一般采用Java、C 等語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，具有開(kāi)發(fā)能力強(qiáng)、交互性好、效率高等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)這兩種應(yīng)用形態(tài)也不斷融合，從而出現(xiàn)了Widget 此類(lèi)應(yīng)用形態(tài)，可采用網(wǎng)頁(yè)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，同時(shí)具備本地應(yīng)用的使用形式，并且可以跨平臺(tái)運(yùn)行?，F(xiàn)階段智能終端應(yīng)用形態(tài)以本地應(yīng)用為主，但是Web 應(yīng)用和Widget應(yīng)用隨著HTML5 語(yǔ)言的出現(xiàn)以及智能終端多平臺(tái)的發(fā)展也展現(xiàn)出良好的發(fā)展勢(shì)頭。

一、主流跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀

前主流的跨終端平臺(tái)開(kāi)發(fā)技術(shù)按照其實(shí)現(xiàn)方式大致可以分為跨平臺(tái)運(yùn)行引擎和跨平臺(tái)應(yīng)用編譯兩種方式：跨平臺(tái)運(yùn)行引擎技術(shù)一般需要在目標(biāo)設(shè)備上安裝一個(gè)引擎，用于屏蔽終端底層操作系統(tǒng)差異，開(kāi)發(fā)者開(kāi)發(fā)應(yīng)用部署或編譯打包后，用戶(hù)下載到目標(biāo)設(shè)備上由引擎解釋執(zhí)行；跨平臺(tái)應(yīng)用編譯通常采用一種標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)應(yīng)用，應(yīng)用開(kāi)發(fā)完成后由代碼編譯器針對(duì)不同目標(biāo)終端平臺(tái)分別進(jìn)行編譯，生成有針對(duì)性的可執(zhí)行程序。

從支持的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言來(lái)看，可以分為應(yīng)用開(kāi)發(fā)語(yǔ)言和網(wǎng)頁(yè)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言： 開(kāi)發(fā)者可以采用應(yīng)用開(kāi)發(fā)語(yǔ)言（如Java、Delphi 等）開(kāi)發(fā)應(yīng)用，應(yīng)用可以運(yùn)行在引擎或操作系統(tǒng)上；或者開(kāi)發(fā)者可以采用網(wǎng)頁(yè)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言（如HTML、CSS、JavaScript）開(kāi)發(fā)應(yīng)用，應(yīng)用可以運(yùn)行在Widget 引擎或操作系統(tǒng)上。這兩類(lèi)語(yǔ)言的代表如下。

（1）應(yīng)用開(kāi)發(fā)語(yǔ)言

此類(lèi)開(kāi)發(fā)方式最常見(jiàn)的是Java，基于Java 虛擬機(jī)（Java virtual machine，JVM）實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)。JVM 是一個(gè)虛構(gòu)出來(lái)的終端中間件環(huán)境，是通過(guò)在實(shí)際的終端中間件環(huán)境上仿真模擬各種計(jì)算機(jī)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。Java 虛擬機(jī)有自己完善的硬件架構(gòu)，如處理器、堆棧、寄存器等，還具有相應(yīng)的指令系統(tǒng)。JVM 屏蔽了與具體操作系統(tǒng)平臺(tái)相關(guān)的信息，使得Java 程序只需生成在Java 虛擬機(jī)上運(yùn)行的目標(biāo)代碼（字節(jié)碼），就可以在多種平臺(tái)上不加修改地運(yùn)行。Java 虛擬機(jī)在執(zhí)行字節(jié)碼時(shí)，實(shí)際上最終還是把字節(jié)碼解釋成具體平臺(tái)上的機(jī)器指令執(zhí)行。

目前還有一些開(kāi)發(fā)工具采用傳統(tǒng)編程語(yǔ)言如Delphi進(jìn)行開(kāi)發(fā)，代碼編譯生成多平臺(tái)下的可執(zhí)行程序，這種開(kāi)發(fā)方式保留了傳統(tǒng)編程語(yǔ)言的語(yǔ)言能力，同時(shí)也保證了可執(zhí)行程序的運(yùn)行效率，為開(kāi)發(fā)者提供了一種較優(yōu)的跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)選擇。

（2）網(wǎng)頁(yè)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言

開(kāi)發(fā)者可以采用HTML、CSS 和JavaScript 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)Web 應(yīng)用，由瀏覽器實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的適配性。由于瀏覽器調(diào)用終端系統(tǒng)API 能力較弱，因此出現(xiàn)了Widget引擎的跨平臺(tái)實(shí)現(xiàn)方式，利用JavaScript 語(yǔ)言封裝終端系統(tǒng)API 能力，向開(kāi)發(fā)者提供統(tǒng)一接口。但是Web 應(yīng)用和Widget 應(yīng)用都受制于網(wǎng)頁(yè)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的限制，因此在展現(xiàn)效果和調(diào)用能力上都存在一定的缺陷，目前下一代網(wǎng)頁(yè)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言HTML5 有希望彌補(bǔ)這一缺陷，縮小Web 應(yīng)用/Widget 應(yīng)用和本地應(yīng)用的差距。

比較以上兩類(lèi)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，網(wǎng)頁(yè)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言存在能力受限（大代碼量、復(fù)雜圖形和動(dòng)畫(huà)支持）、解釋執(zhí)行效率較低的問(wèn)題，應(yīng)用開(kāi)發(fā)語(yǔ)言存在支持的平臺(tái)數(shù)量少、適配性差的問(wèn)題。隨著HTML5 標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，網(wǎng)頁(yè)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言在多媒體、3D 圖形、終端能力調(diào)用等方面的能力大大提升，并且其開(kāi)發(fā)門(mén)檻低，越來(lái)越受到移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)者的青睞，因此以下將主要圍繞網(wǎng)頁(yè)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言構(gòu)想下一代跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)工具。

二、下一代跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)構(gòu)想

分析目前業(yè)界的跨平臺(tái)應(yīng)用開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀，其實(shí)現(xiàn)方式多樣，各有優(yōu)缺點(diǎn)，無(wú)法完全滿(mǎn)足開(kāi)發(fā)者多樣化跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)需求。考慮到終端應(yīng)用形態(tài)的多樣性，希望構(gòu)想一種網(wǎng)頁(yè)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的融合多態(tài)的跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)工具，既可以支持跨平臺(tái)運(yùn)行引擎也可以支持跨平臺(tái)編譯的方式， 具體來(lái)說(shuō)，下一代跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)工具有以下特點(diǎn)。

（1）統(tǒng)一的跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言

開(kāi)發(fā)者希望能夠通過(guò)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言（HTML、CSS、JavaScript）來(lái)進(jìn)行不同平臺(tái)下的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，從而減少代碼的重復(fù)編寫(xiě)，免去不同語(yǔ)言的學(xué)習(xí)熟悉過(guò)程。

（2）統(tǒng)一的跨平臺(tái)系統(tǒng)API 編程接口

不同智能操作系統(tǒng)的API 封裝形式不同，傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)者在跨平臺(tái)移植過(guò)程必須重新學(xué)習(xí)新平臺(tái)的API 編程指南，重寫(xiě)API 相關(guān)程序代碼，增加了跨平臺(tái)應(yīng)用移植的時(shí)間。因此跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)的開(kāi)發(fā)者希望能夠使用通用標(biāo)準(zhǔn)API（JavaScript 封裝）開(kāi)發(fā)應(yīng)用，無(wú)需重新適配不同平臺(tái)API。

（3）自動(dòng)化的跨平臺(tái)測(cè)試和仿真環(huán)境

跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)者希望能夠采用編寫(xiě)測(cè)試腳本，針對(duì)已經(jīng)完成調(diào)試的應(yīng)用程序進(jìn)行跨平臺(tái)的自動(dòng)化測(cè)試，輸出測(cè)試結(jié)果，驗(yàn)證應(yīng)用在跨平臺(tái)終端上運(yùn)行的功能完備性、界面適配性和系統(tǒng)可靠性，可以仿真不同平臺(tái)的終端環(huán)境，便捷地調(diào)試應(yīng)用程序，減少應(yīng)用調(diào)試的時(shí)間和成本。

三、下一代跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)環(huán)境實(shí)現(xiàn)方案

依據(jù)以上跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)構(gòu)想搭建一套融合多態(tài)的跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)環(huán)境，可以融合目前跨平臺(tái)運(yùn)行引擎和跨平臺(tái)應(yīng)用編譯的優(yōu)點(diǎn)，由開(kāi)發(fā)者選擇合適的開(kāi)發(fā)工具基于Web 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)?？紤]到以上需求，設(shè)計(jì)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境可以包括遠(yuǎn)程開(kāi)發(fā)環(huán)境和本地開(kāi)發(fā)環(huán)境兩部分。

可視化代碼框架為開(kāi)發(fā)者提供UI 設(shè)計(jì)工具，提供常用的頁(yè)面控件，如列表、文本輸入框、靜態(tài)文本、單選框、復(fù)選框、組合框、翻頁(yè)按鈕、按鈕等，并可以將UI 控件與控件對(duì)應(yīng)的背景色、圖片、風(fēng)格關(guān)聯(lián)起來(lái)。例如，新生成一個(gè)Widget 應(yīng)用時(shí)，SCE 提供應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)的事件、應(yīng)用獲取焦點(diǎn)時(shí)的事件、應(yīng)用退出時(shí)的事件等代碼框架。對(duì)一個(gè)按鈕對(duì)象，提供按鈕按下時(shí)的事件等。

API 插件庫(kù)為開(kāi)發(fā)者提供ECMA Script、Ajax、Dom、Widget API 以及多平臺(tái)的插件參考庫(kù)，開(kāi)發(fā)者可隨時(shí)查詢(xún)API 和調(diào)用方法。同時(shí)，在編輯代碼時(shí)，代碼編輯器可根據(jù)用戶(hù)輸入實(shí)時(shí)提示用戶(hù)可調(diào)用的API 方法，如用戶(hù)輸入類(lèi)名時(shí)，代碼編輯器可提示用戶(hù)下一步可輸入open Url、set Preference For Key、on Focus 等。

四、發(fā)展展望

回顧傳統(tǒng)PC、服務(wù)器操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程，跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)是開(kāi)發(fā)者追求的終極目標(biāo)，跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)技術(shù)作為產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展過(guò)程中的關(guān)鍵一環(huán)，始終是開(kāi)發(fā)技術(shù)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。同樣隨著智能終端平臺(tái)的發(fā)展，目前已經(jīng)基本形成了幾個(gè)主要陣營(yíng)，舊操作系統(tǒng)版本更新和新操作系統(tǒng)進(jìn)入是智能終端平臺(tái)不變的主題，智能終端跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)技術(shù)還處于起步階段，對(duì)其進(jìn)行深入研究符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求，也是國(guó)內(nèi)軟件業(yè)可能占據(jù)的一個(gè)技術(shù)高點(diǎn)。

本文中提到的基于Web語(yǔ)言的下一代跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)工具雖然在圖形適配、運(yùn)行效率、在線編譯等方面還存在一些技術(shù)難點(diǎn)，需要業(yè)界力量進(jìn)一步研究，但是其構(gòu)想是一種有益的探索。在跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)技術(shù)上降低開(kāi)發(fā)者門(mén)檻和開(kāi)發(fā)能力及效率是互相制約的兩個(gè)方面，需要在其中找一個(gè)平衡點(diǎn)，保證跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)技術(shù)能夠接近操作系統(tǒng)原生態(tài)開(kāi)發(fā)能力并減少對(duì)開(kāi)發(fā)者的要求。

在當(dāng)前移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)下，人人都是開(kāi)發(fā)者，都可以基于其奇思妙想構(gòu)建應(yīng)用，應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)不應(yīng)該成為廣大草根開(kāi)發(fā)者進(jìn)入這一領(lǐng)域的障礙，為此類(lèi)人群提供以上構(gòu)想的跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)工具，將成為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的助推器。隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，特別在HTML5技術(shù)出現(xiàn)后，網(wǎng)頁(yè)類(lèi)應(yīng)用語(yǔ)言能力逐步提升，將成為跨平臺(tái)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的主力，廣大開(kāi)發(fā)人群青睞的網(wǎng)頁(yè)類(lèi)應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具將成為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈中不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)，擁有良好的發(fā)展前景。

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基金項(xiàng)目：

河南省科技廳2015年重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目（152102210133）資助