跨平臺應(yīng)用開發(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，各類操作系統(tǒng)平臺在開發(fā)語言、開發(fā)工具等方面存在差異，導(dǎo)致應(yīng)用移植困難、開發(fā)周期長等問題。跨平臺應(yīng)用開發(fā)技術(shù)可以讓開發(fā)者一次開發(fā)應(yīng)用，運(yùn)行在多終端平臺下，降低了應(yīng)用開發(fā)周期和成本，促進(jìn)移動互聯(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開發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀，提出下一代跨平臺開發(fā)構(gòu)想，并深入探討其實現(xiàn)方案，最后展望其后續(xù)發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞： 跨平臺 ;開發(fā);應(yīng)用技術(shù)

據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測，全球已經(jīng)進(jìn)入了移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展周期的早期階段，未來幾年內(nèi)，通過移動裝置接入互聯(lián)網(wǎng)的用戶很有可能超過通過桌面?zhèn)€人電腦接入互聯(lián)網(wǎng)的用戶，移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展速度將快于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)，其創(chuàng)造的利益也會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)。面對這一巨大市場，各大產(chǎn)業(yè)巨頭紛紛構(gòu)建了移動互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)鏈， 以蘋果為代表的App Store 成功創(chuàng)造了移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用商業(yè)模式，激發(fā)了廣大開發(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，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)頁語言開發(fā)，具有開發(fā)簡單、跨平臺適配等優(yōu)點，而本地應(yīng)用一般采用Java、C 等語言開發(fā)，具有開發(fā)能力強(qiáng)、交互性好、效率高等優(yōu)點。同時這兩種應(yīng)用形態(tài)也不斷融合，從而出現(xiàn)了Widget 此類應(yīng)用形態(tài)，可采用網(wǎng)頁語言開發(fā)，同時具備本地應(yīng)用的使用形式，并且可以跨平臺運(yùn)行。現(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 語言的出現(xiàn)以及智能終端多平臺的發(fā)展也展現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭。

一、主流跨平臺開發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀

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

從支持的開發(fā)語言來看，可以分為應(yīng)用開發(fā)語言和網(wǎng)頁開發(fā)語言： 開發(fā)者可以采用應(yīng)用開發(fā)語言（如Java、Delphi 等）開發(fā)應(yīng)用，應(yīng)用可以運(yùn)行在引擎或操作系統(tǒng)上;或者開發(fā)者可以采用網(wǎng)頁開發(fā)語言（如HTML、CSS、JavaScript）開發(fā)應(yīng)用，應(yīng)用可以運(yùn)行在Widget 引擎或操作系統(tǒng)上。這兩類語言的代表如下。

（1）應(yīng)用開發(fā)語言

此類開發(fā)方式最常見的是Java，基于Java 虛擬機(jī)（Java virtual machine，JVM）實現(xiàn)跨平臺開發(fā)。JVM 是一個虛構(gòu)出來的終端中間件環(huán)境，是通過在實際的終端中間件環(huán)境上仿真模擬各種計算機(jī)功能來實現(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），就可以在多種平臺上不加修改地運(yùn)行。Java 虛擬機(jī)在執(zhí)行字節(jié)碼時，實際上最終還是把字節(jié)碼解釋成具體平臺上的機(jī)器指令執(zhí)行。

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

（2）網(wǎng)頁開發(fā)語言

開發(fā)者可以采用HTML、CSS 和JavaScript 語言開發(fā)Web 應(yīng)用，由瀏覽器實現(xiàn)跨平臺的適配性。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引擎的跨平臺實現(xiàn)方式，利用JavaScript 語言封裝終端系統(tǒng)API 能力，向開發(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)頁開發(fā)語言的限制，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)頁開發(fā)語言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。

比較以上兩類開發(fā)語言，網(wǎng)頁開發(fā)語言存在能力受限（大代碼量、復(fù)雜圖形和動畫支持）、解釋執(zhí)行效率較低的問題，應(yīng)用開發(fā)語言存在支持的平臺數(shù)量少、適配性差的問題。隨著HTML5 標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，網(wǎng)頁開發(fā)語言在多媒體、3D 圖形、終端能力調(diào)用等方面的能力大大提升，并且其開發(fā)門檻低，越來越受到移動互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)者的青睞，因此以下將主要圍繞網(wǎng)頁開發(fā)語言構(gòu)想下一代跨平臺開發(fā)工具。

二、下一代跨平臺開發(fā)構(gòu)想

分析目前業(yè)界的跨平臺應(yīng)用開發(fā)現(xiàn)狀，其實現(xiàn)方式多樣，各有優(yōu)缺點，無法完全滿足開發(fā)者多樣化跨平臺開發(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)頁開發(fā)語言的融合多態(tài)的跨平臺開發(fā)工具，既可以支持跨平臺運(yùn)行引擎也可以支持跨平臺編譯的方式， 具體來說，下一代跨平臺開發(fā)工具有以下特點。

（1）統(tǒng)一的跨平臺開發(fā)語言

開發(fā)者希望能夠通過統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)語言（HTML、CSS、JavaScript）來進(jìn)行不同平臺下的應(yīng)用開發(fā)，從而減少代碼的重復(fù)編寫，免去不同語言的學(xué)習(xí)熟悉過程。

（2）統(tǒng)一的跨平臺系統(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)開發(fā)者在跨平臺移植過程必須重新學(xué)習(xí)新平臺的API 編程指南，重寫API 相關(guān)程序代碼，增加了跨平臺應(yīng)用移植的時間。因此跨平臺開發(fā)的開發(fā)者希望能夠使用通用標(biāo)準(zhǔn)API（JavaScript 封裝）開發(fā)應(yīng)用，無需重新適配不同平臺API。

（3）自動化的跨平臺測試和仿真環(huán)境

跨平臺開發(fā)者希望能夠采用編寫測試腳本，針對已經(jīng)完成調(diào)試的應(yīng)用程序進(jìn)行跨平臺的自動化測試，輸出測試結(jié)果，驗證應(yīng)用在跨平臺終端上運(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)試的時間和成本。

三、下一代跨平臺開發(fā)環(huán)境實現(xiàn)方案

依據(jù)以上跨平臺開發(fā)構(gòu)想搭建一套融合多態(tài)的跨平臺開發(fā)環(huán)境，可以融合目前跨平臺運(yùn)行引擎和跨平臺應(yīng)用編譯的優(yōu)點，由開發(fā)者選擇合適的開發(fā)工具基于Web 語言開發(fā)。考慮到以上需求，設(shè)計集成開發(fā)環(huán)境可以包括遠(yuǎn)程開發(fā)環(huán)境和本地開發(fā)環(huán)境兩部分。

可視化代碼框架為開發(fā)者提供UI 設(shè)計工具，提供常用的頁面控件，如列表、文本輸入框、靜態(tài)文本、單選框、復(fù)選框、組合框、翻頁按鈕、按鈕等，并可以將UI 控件與控件對應(yīng)的背景色、圖片、風(fēng)格關(guān)聯(lián)起來。例如，新生成一個Widget 應(yīng)用時，SCE 提供應(yīng)用啟動時的事件、應(yīng)用獲取焦點時的事件、應(yīng)用退出時的事件等代碼框架。對一個按鈕對象，提供按鈕按下時的事件等。

API 插件庫為開發(fā)者提供ECMA Script、Ajax、Dom、Widget API 以及多平臺的插件參考庫，開發(fā)者可隨時查詢API 和調(diào)用方法。同時，在編輯代碼時，代碼編輯器可根據(jù)用戶輸入實時提示用戶可調(diào)用的API 方法，如用戶輸入類名時，代碼編輯器可提示用戶下一步可輸入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，跨平臺開發(fā)是開發(fā)者追求的終極目標(biāo)，跨平臺開發(fā)技術(shù)作為產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展過程中的關(guān)鍵一環(huán)，始終是開發(fā)技術(shù)研究的熱點和難點。同樣隨著智能終端平臺的發(fā)展，目前已經(jīng)基本形成了幾個主要陣營，舊操作系統(tǒng)版本更新和新操作系統(tǒng)進(jìn)入是智能終端平臺不變的主題，智能終端跨平臺開發(fā)技術(shù)還處于起步階段，對其進(jìn)行深入研究符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求，也是國內(nèi)軟件業(yè)可能占據(jù)的一個技術(shù)高點。

本文中提到的基于Web語言的下一代跨平臺開發(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，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。在跨平臺開發(fā)技術(shù)上降低開發(fā)者門檻和開發(fā)能力及效率是互相制約的兩個方面，需要在其中找一個平衡點，保證跨平臺開發(fā)技術(shù)能夠接近操作系統(tǒng)原生態(tài)開發(fā)能力并減少對開發(fā)者的要求。

在當(dāng)前移動互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)下，人人都是開發(fā)者，都可以基于其奇思妙想構(gòu)建應(yīng)用，應(yīng)用開發(fā)技術(shù)不應(yīng)該成為廣大草根開發(fā)者進(jìn)入這一領(lǐng)域的障礙，為此類人群提供以上構(gòu)想的跨平臺開發(fā)工具，將成為移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(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)頁類應(yīng)用語言能力逐步提升，將成為跨平臺應(yīng)用開發(fā)的主力，廣大開發(fā)人群青睞的網(wǎng)頁類應(yīng)用開發(fā)工具將成為移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈中不可或缺的一個環(huán)節(jié)，擁有良好的發(fā)展前景。

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