鴻蒙操作系統(tǒng)(HarmonyOS)初識(shí)與探究

胡海欽

【摘要】因?yàn)楸娝苤脑颍A為近年來慘遭瘋狂打壓，2019年Google公司斷供華為，限制華為新發(fā)布手機(jī)預(yù)裝使用Google GMS服務(wù)，這對(duì)華為手機(jī)海外出貨造成重大影響，華為不得不備胎轉(zhuǎn)正推出了鴻蒙操作系統(tǒng)以取代Google的Android系統(tǒng)。目前全世界手機(jī)操作系統(tǒng)只有IOS與Android二分天下，新生的華為鴻蒙操作系統(tǒng)是否能與IOS和Android三分天下，引起了諸多苦美久矣的國人好奇、期待與關(guān)注。

【關(guān)鍵字】鴻蒙系統(tǒng)，HarmonyOS，OpenHarmony，IOS，Android

中圖分類號(hào)：TN929 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.09..012

2021年6月2日，華為發(fā)布鴻蒙操作系統(tǒng)正式版本，這可能是將載入史冊(cè)的事件。在此之前，我們使用的所有手機(jī)幾乎只有Google公司的Android操作系統(tǒng)和蘋果公司的IOS操作系統(tǒng)這兩個(gè)，而這兩個(gè)操作系統(tǒng)都是美國的產(chǎn)品。美國以舉國之力打壓華為，斷供手機(jī)操作系統(tǒng)與芯片，讓國人清醒的認(rèn)識(shí)到讓其他國家卡脖子是一種什么樣的體驗(yàn)。盡管我們國家占據(jù)了全球智能手機(jī)出貨半壁江山，誕生了諸如小米、Oppo、Vivo、一加等眾多著名手機(jī)品牌，但在操作系統(tǒng)和芯片受制于人的前提下，仿佛他們都只是著名的“手機(jī)組裝廠”，每賣一臺(tái)手機(jī)產(chǎn)生的利潤，大部分都是別人的。鴻蒙操作系統(tǒng)正式版的發(fā)布，承載著多少國人對(duì)打破美國操作系統(tǒng)壟斷的期待？抱著鴻蒙生態(tài)能夠健康發(fā)展，并且最終能與Android、IOS三足鼎立的期待，我們來正式認(rèn)識(shí)它、了解它加入它。

1. HarmonyOS初始

華為官方對(duì)HarmonyOS的定義是一款面向未來的全場景分布式智慧操作系統(tǒng)，它將逐步覆蓋“1+8+N”的全場景終端設(shè)備，其中“1”代表智能手機(jī)，“8”代表PC、平板、手表、智慧屏、AI音響、耳機(jī)、AR/VR眼鏡、車機(jī)，“N”代表loT生態(tài)產(chǎn)品。可以看得出，HarmonyOS幾乎支持了你所知的目前所有的智能終端，這意味著軟件開發(fā)者可以將精力更加聚焦于上層業(yè)務(wù)邏輯，無需關(guān)注硬件差異;而設(shè)備開發(fā)者可以通過HarmonyOS按需調(diào)用其他終端的能力。這大大降低了開發(fā)者遷移到鴻蒙生態(tài)的成本，讓鴻蒙生態(tài)的健康發(fā)展成為了可能。

2. HarmonyOS系統(tǒng)架構(gòu)

HarmonyOS采用了分層架構(gòu)，如圖2所示一共有四層。

由下到上（注意：越下越底層）分別是：

2.1. 內(nèi)核層

HarmonyOS的內(nèi)核子系統(tǒng)采用了多內(nèi)核的設(shè)計(jì)。圖3中畫出了其中的兩個(gè)內(nèi)核，一個(gè)是Linux Kernel，也就是常說的Linux內(nèi)核（注意，安卓也是基于Linux開發(fā)的，這一點(diǎn)HarmonyOS與Android相同，這也是現(xiàn)在原有的安卓軟件包可以轉(zhuǎn)換成鴻蒙軟件包的基礎(chǔ)），當(dāng)HarmonyOS應(yīng)用于像智能手機(jī)、車機(jī)這樣資源不受限制的終端時(shí)，自然選擇用Linux Kernel;圖3中舉例的另外一個(gè)內(nèi)核是LiteOS，LiteOS是在2015年由華為發(fā)布的一個(gè)輕量級(jí)物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，其體積只有10KB級(jí)！因此，當(dāng)HarmonyOS被應(yīng)用于像智能攝像頭、可視門鈴、無人機(jī)、智能家居等資源受到限制的終端時(shí)，可以選擇使用輕量級(jí)的LiteOS內(nèi)核。

內(nèi)核層中的驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)：硬件驅(qū)動(dòng)框架（HDF）是HarmonyOS硬件生態(tài)開放的基礎(chǔ)，它提供了統(tǒng)一的外設(shè)訪問能力和驅(qū)動(dòng)開發(fā)管理框架。

2.2. 系統(tǒng)服務(wù)層

這一層是HarmonyOS核心力能集合，比如打電話、事件通知、多媒體、位置服務(wù)、多模輸入等等。這一層涵蓋了系統(tǒng)基本能力子系統(tǒng)集、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)級(jí)、硬件服務(wù)子系統(tǒng)集。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)不同設(shè)備的具體使用環(huán)境，還可以對(duì)這一層子系統(tǒng)集內(nèi)部進(jìn)行粒度裁剪。

2.3. 框架層

這一層為HarmonyOS應(yīng)用開發(fā)者提供了Java、C++、JS等多種語言的用戶程序框架、Ability框架、UI框架。簡單的說，用戶程序框架解決的是開發(fā)者可以用什么語言來開發(fā)HarmonyOS應(yīng)用;Ability框架中文意思是“能力框架”，也就是HarmonyOS為開發(fā)者提供了那些“能力”，我們可以認(rèn)為HarmonyOS應(yīng)用是由“Ability”構(gòu)成的，“Ability”是系統(tǒng)的最小調(diào)度單位，也是不同設(shè)備之間系統(tǒng)最小遷移單元。UI框架就是用來解決應(yīng)用長什么樣的問題，跟交互界面有關(guān)系，HarmonyOS提供了兩種UI框架，分別是用于Java語言的Java UI框架和用于JS語言的JS UI框架。

2.4. 應(yīng)用層

Harmony官方說應(yīng)用層是基于框架層實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯的原子化開發(fā)，并在這里提出了兩個(gè)概念：1.FA（Feature Ability） ，特征能力;2.PA（Particle Ability），粒子能力。FA/PA是HarmonyOS應(yīng)用的基本組成單元，能夠?qū)崿F(xiàn)特定的業(yè)務(wù)。其中FA是有UI界面的，PA沒有UI界面。舉個(gè)例子，比如我們要開發(fā)視頻通話功能，視頻通話的主界面有FA提供，但是視頻通話過程中攝像頭視頻采集、AI美顏等能力只提供計(jì)算服務(wù)，不提供UI界面，屬于PA。

FA/PA可以按需下載、加載和運(yùn)行，基于FA/PA開發(fā)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)三方服務(wù)跨設(shè)備分發(fā)，為用戶提供高效、一致的交互體驗(yàn)。

3. HarmonyOS與Android對(duì)比

由于目前HarmonyOS的軟件基本上都是以兼容Android軟件為主，因此很多人質(zhì)疑HarmonyOS是一個(gè)套了殼的Android系統(tǒng)。對(duì)于鴻蒙系統(tǒng)，用戶的感知也就是UI好看了一點(diǎn)，系統(tǒng)可能稍微流暢了一點(diǎn)，同時(shí)相對(duì)于之前的安卓系統(tǒng)更省電了點(diǎn)，其他好像并沒有什么差別。

那么，HarmonyOS真的是一個(gè)套殼的Android系統(tǒng)嗎？HarmonyOS與Android有什么區(qū)別呢？

雖然HarmonyOS和Android操作系統(tǒng)都是基于Linux開發(fā)的（站在巨人的肩膀上），但是它們還是有區(qū)別的，其中最主要的區(qū)別在于架構(gòu)不同。

Android系統(tǒng)是基于Linux的宏內(nèi)核（Monolithic kernel）設(shè)計(jì)，宏內(nèi)核包含了操作系統(tǒng)絕大多數(shù)的功能和模塊，雖然這些模塊各做各的事，但是它們可以被看做是一個(gè)整體，它們之間互相緊密關(guān)聯(lián)，一榮俱榮一損俱損，只要有一個(gè)模塊出錯(cuò)，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)奔潰，這也是最初安卓系統(tǒng)容易崩潰的原因（現(xiàn)在已經(jīng)好很多了），與此同時(shí)帶來的問題是代碼規(guī)模非常大，很難修改成其它類型的操作系統(tǒng)。

而HarmonyOS是基于微內(nèi)核（Micro Kernel）設(shè)計(jì)，微內(nèi)核只提供操作系統(tǒng)最基礎(chǔ)的少數(shù)核心功能（任務(wù)管理、內(nèi)存分配等）擁有最高權(quán)限，是精簡版本，其他模塊相互獨(dú)立，不具有最高權(quán)限，也就是說當(dāng)這些模塊出問題的時(shí)候，不會(huì)阻礙整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。相對(duì)于宏內(nèi)核，微內(nèi)核的開發(fā)難度大很多，但是系統(tǒng)的穩(wěn)定性也高很多。同時(shí)帶來的好處是基于微內(nèi)核的操作系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際需要?jiǎng)冸x很多沒有用的部分，這也是華為有鴻蒙萬物互聯(lián)宏愿的底氣所在。