鴻蒙操作系統應用軟件開發學習初步

牟 峰

（南京工業大學計算機學院 江蘇·南京 211816）

在高新信息技術領域的不確定性日益增強的時代里，華為的鴻蒙系統（HarmonyOS）作為一款真正意義上的國產分布式操作系統，華為歡迎友商和開發者加入鴻蒙計劃并提供技術扶持。在高校中培養更多的專業鴻蒙軟件開發者，是鴻蒙生態鏈的重要一環。本文將從頭開始，探索鴻蒙軟件開發學習之路。

以下對HarmonyOS操作系統做全面說明。

1 HarmonyOS有三大特征

1.1 不同設備之間硬件互助，資源共享

從開發者角度出發，可以將搭載HarmonyOS的設備在系統層面融為一體、形成超級終端，根據需要協同工作。

從使用者角度出發，HarmonyOS能夠將各類終端進行能力整合，實現不同終端設備之間的快速連接、能力互助、資源共享，匹配合適的設備、提供流暢的全場景體驗。

1.2 一次開發，多終端部署

HarmonyOS采用了多種分布式技術，使應用開發與不同終端設備的形態差異無關，讓開發者能夠聚焦上層業務邏輯，更加便捷、高效地開發應用。

1.3 統一操作系統，彈性部署

HarmonyOS采用了組件化的設計方案，可根據不同設備和業務靈活裁剪，滿足不同形態終端設備對操作系統的要求。

2 操作系統分層結構與功能

HarmonyOS和大多數操作系統一樣，分功能層次形實現。了解操作系統的層次和組成，可以很方便地明確哪些功能操作系統已提供、并可以裁剪；哪些功能需開發，開發工作處在整個系統的哪個層面和位置。

HarmonyOS的分層結構和功能如圖1所示。

圖1：HarmonyOS的分層結構和功能

2.1 內核層

內核層包括內核子系統和驅動子系統兩個部分。可以將不同的內容抽象成一個統一的對外內核和驅動。

（1）核子系統：HarmonyOS支持多種內核，針對擁有不同資源的設備選用適合的 OS內核。通過內核抽象層（KAL，Kernel Abstract Layer）屏蔽不同內核差異，對上層提供進程/線程管理、內存管理、文件系統、網絡管理和外設管理等基礎的內核能力。

（2）驅動子系統：HarmonyOS提供硬件驅動框架（HDF），提供統一外設訪問能力和驅動開發、管理框架。改框架是硬件生態開放的基礎，開發新的使用鴻蒙的嵌入式系統，會涉及該部分的驅動開發工作。

2.2 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序提供服務。該層包含以下幾個部分：

（1）系統基本能力子系統集：該子系統為分布式應用在HarmonyOS多設備上的運行、調度、遷移等操作提供了基礎能力。其由分布式軟總線、分布式數據管理、分布式任務調度、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。

（2）基礎軟件服務子系統集：該子系統為HarmonyOS提供公共的、通用的軟件服務，由事件通知、電話、多媒體、DFX（Design For X）、MSDP&DV等子系統組成。

（3）增強軟件服務子系統集：為HarmonyOS提供針對不同設備的、差異化的能力增強型軟件服務，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。

（4）硬件服務子系統集：為HarmonyOS提供硬件服務，由位置服務、生物特征識別、穿戴專有硬件服務、IoT專有硬件服務等子系統組成。

各子系統可以根據不同設備形態的部署環境，基礎軟件服務子系統集、增強軟件服務子系統集、硬件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。

2.3 框架層

框架層為 HarmonyOS應用開發提供了Java/C/C++/JS等多語言的用戶程序框架和Ability框架，兩種UI框架（包括適用于Java語言的Java UI框架、適用于JS語言的JSUI框架），以及各種軟硬件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。

2.4 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，提供后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后臺數據訪問也需要由對應的PA提供支撐。

3 軟件開發環境構建

HarmonyOS軟件開發環境構建包括安裝開發工具，并配置相關開發環境。鴻蒙的開發環境為 DevEco Studio，支持在windows和macOS系統兩種桌面操作系統中安裝。對開發用電腦的硬件要求為，內存：8GB及以上；硬盤：100GB及以上；分辨率：1280*800像素及以上。以windows下安裝該開發軟件為例。簡述開發環境構建過程。

3.1 下載和安裝DevEco Studio

進入HUAWEI DevEco Studio產品頁，點擊下載列表后的按鈕，下載DevEco Studio 2.1 Release或DevEco Studio 2.2 Beta1中的一個。

DevEcoStudio的編譯構建依賴JDK，DevEcoStudio預置了OpenJDK，版本為1.8，安裝過程中會自動安裝JDK。

下載完成后，雙擊下載的“deveco-studio-xxxx.exe”，進入DevEcoStudio安裝向導，在如下安裝選項界面勾選64-bit launcher后，點擊Next，直至安裝完成。

3.2 配置開發環境

DevEco Studio提供SDK Manager統一管理SDK及工具鏈，下載各種編程語言的SDK包時，SDKManager會自動下載該SDK包依賴的工具鏈。多種編程語言的SDK包和工具鏈，具體說明如圖2所示。

圖2：多種編程語言的SDK包和工具鏈

首次安裝和非首次安裝DevEco Studio，會有不同處理步驟。第一次安裝使用DevEco Studio，需要下載HarmonyOS SDK及對應工具鏈。

如果已經下載過HarmonyOS SDK，當存在新版本的SDK時，可以通過SDK Manager來更新對應的SDK。進入SDK Manager的方法：配置HDC工具環境變量。

HDC是為開發者提供HarmonyOS應用的調試工具，需要為HDC工具的端口號設置環境變量。

在此電腦->屬性->高級系統設置->高級->環境變量中，添加 HDC端口變量。變量名為：HDC_SERVER_PORT，變量值設置為7035。

4 構建首個簡單應用

以Phone工程為例，并初步熟悉鴻蒙軟件開發方法。在Phone的遠程模擬器中運行該工程。

4.1 創建一個新工程

打開DevEco Studio，在歡迎頁點擊Create HarmonyOS Project，創建一個新工程。根據工程創建向導，選擇需要的Ability工程模板，然后點擊Next。填寫工程相關信息，Device Type選擇Phone，其他保持默認值即可。

4.2 使用模擬器運行調試

DevEco Studio提供遠程模擬器和本地模擬器。以遠程模擬器為例進行說明。

（1）在DevEcoStudio菜單欄，點擊Tools>DeviceManager。（2）在Remote Emulator頁簽中點擊Login，在瀏覽器中彈出華為開發者聯盟帳號登錄界面，請輸入已實名認證的華為開發者聯盟帳號的用戶名和密碼進行登錄。（3）在設備列表中，選擇Phone設備P40，并點擊按鈕，運行模擬器。（4）DevEco Studio會啟動應用的編譯構建，完成后應用即可運行在模擬器上。