鸿蒙系统深度解读（三）_网站策划_上海毫米网络优化公司

1 前端JS/eTS部分

1.1 前端模板渲染过程

前端工程师开发模板页面，到界面显示的几个主要经过如下阶段，如下图：

如图，前端同学写的页面模板，在编译阶段先后会经过抽象语法树 AST 将前端页面转化成树形结构 JS 对象(大JSON)，然后编译生成渲染函数（h函数）。运行时渲染函数会返回虚拟节点 VDom，有更新会有相关 diff 操作，最后 patch 到真实 dom 节点来渲染页面。

1.2 方舟开发框架ArkUI

鸿蒙系统除了支持 Java 外，还支持以 js/ts 方式来开发应用（注：openHarmony 不支持 Java ）。方舟开发框架（简称：ArkUI），是一套 UI 开发框架，提供开发者进行应用 UI 开发时所必须的能力。方舟开发框架提供了两种开发方式分别是基于 JS 扩展的类Web开发范式（采用经典的 HML、CSS、JavaScript 三段式开发方式）和基于 TS 扩展的声明式开发范式（类似 Flutter 页面开发）。方舟开发框架 ArkUI 如下图：

可以看出，声明式开发范式 TS 无需 JS Framework 进行页面DOM管理，渲染。

1.3 线程模型

每个 ACE JS 应用的进程，包含唯一一个 Platform 线程和若干后台线程组成的异步任务线程池：

Platform 线程：当前平台的主线程，也就是应用的主线程，主要负责平台层的交互、应用生命周期以及窗口环境的创建。
- 后台线程池：一系列后台任务，用于一些低优先级的可并行异步任务，如网络请求、Asset资源加载等。除此之外，每个实例还包括一系列专有线程。
  - JS 线程：JS前端框架的执行线程，应用的 JS 逻辑以及应用 UI 界面的解析构建都在该线程执行
    - UI 线程：引擎的核心线程，组件树的构建以及整个渲染管线的核心逻辑都在该线程：包括渲染树的构建、布局、绘制以及动画调度。
      - GPU 线程：现代的渲染引擎，为了充分发挥硬件性能，都支持 GPU 硬件加速，在该线程上，会通过系统的窗口句柄，创建 GPU 加速的 OpenGL 环境，负责将整个渲染树的内容光栅化，直接将每一帧的内容渲染合成到该窗口的 Surface 上并送显。
        
        IO 线程：主要为了异步的文件 IO 读写，同时该线程会创建一个离屏的 GL 环境，这个环境和 GPU 线程的 GL 环境是同一个共享组，可以共享资源，图片资源解码的内容可直接在该线程上传生成 GPU 纹理，实现更高效的图片渲染。
        
        1.4 ACE UI框架
        
        图1 官网Web开发范式的方舟开发框架
        
        图2 ACE UI框架图
        
        如上图，图1、图2大体相似，为 ACE(Ability Cross-platform Environment (元能力跨平台执行环境)) UI框架：
        
        ACE UI 框架的整体架构如下图所示，主要由前端框架层、桥接层、引擎层和平台抽象层四大部分组成，下面我们一一介绍。
        
        1.5 前端框架层
        
        该层主要包括相应的开发范式（比如主流的类 Web 开发范式），组件/API，以及编程模型 MVVM（Model-View-ViewModel），底层可以理解是个阉割版的 mini-vue、JS 引擎使用的是 QuickJS，比 V8/jscore 更加轻量级，是一款由三星开发的嵌入式 JS 引擎，官网 https://bellard.org/quickjs/。代码路径 OpenHarmony\foundation\arkui\ace_engine\frameworks\bridge\js_frontend\engine。
        
        前端框架包括两部分，运行在 JS 线程的 JS Framework 及 JS 引擎和运行在 UI 线程的前端框架对接部分。如下图：
        
        如图，在 ACE UI 的轻量化实现中，通过前端框架核心下沉 C++ 化，减小 JS 部分的内存占用，使用 C++ 进行更为严格的内存分配与管理，并且采用更为轻量的 JS 引擎，UI 部分采用轻量的 UIKit 并结合轻量图形引擎，达到内存非常轻量占用的目标。同时，前端框架对接层通过 ACE 引擎层提供的 Component 组件实现前端组件定义的能力。Component 是一个由 C++ 实现的 UI 组件的声明式描述，描述了UI组件的属性及样式，用于生成组件的实体元素。每一个前端组件会对接到一个 Composed Component，表示一个组合型的 UI 组件，通过不同的子 Component 组合，构造出前端对应的 Composed 组件。
        
        页面渲染与更新 diff/patch 操作遵循三棵树原则，如下：
        
        三棵树分别为 Component 树，Element 树和 Render 树，可以对比 Flutter /动态化跨端方案 react native 等三棵树，及 diff/patch 增量更新。
        
        如上图所示，目标要将整个 Page 的 Component 描述挂载到 StageElement 上，如果当前 Stage 下还未有任何 Element 节点，就会递归逐个节点生成 Component 对应的 Element 节点。对于组合类型的 ComposedElement，则同时会把 Element 的引用记录到一个 Composed Map 中，方便后续更新时快速查找。对于可见类型的容器节点或渲染节点，则会创建对应的 RenderNode，并挂在 Render 树上。当生成了当前页面的 Element 树和 Render 树，页面渲染构建的完整过程就结束了。
        
        1.6 桥接层
        
        该层主要是作为一个中间层，实现前端开发范式到底层引擎（包括UI后端，语言&运行时）的对接。
        
        1.7 引擎层
        
        该层主要包含两部分：UI后端引擎和语言执行引擎。
        
        由 C++ 构建的 UI 后端引擎，包括动画解析、DOM（Document Object Model）树构建、布局计算、渲染命令构建与绘制、事件管理等能力 UI 组件、布局视图、动画事件、自绘制渲染管线和渲染引擎。
        
        在渲染方面，为不同前端框架提供灵活的UI能力，这部分通过 C++ 组件组合而成。通过底层组件的按需组合，布局计算和渲染并行化，并结合上层开发范式实现了视图变化最小化的局部更新机制，从而实现高效的 UI 渲染。
        
        除此之外，引擎层还提供了组件的渲染管线、动画、主题、事件处理等基础能力。目前复用了 Flutter 引擎提供基础的图形渲染能力、字体管理、文字排版等能力，底层使用 Skia 或其他图形库实现，并通过 OpenGL 实现 GPU 硬件渲染加速。
        
        在多设备 UI 适配方面，通过多种原子化布局能力（自动折行、隐藏、等比缩放等），多态 UI 控件（描述统一，表现形式多样），以及统一交互框架（不同的交互方式归一到统一的事件处理）来满足不同设备的形态差异化需求。
        
        另外，引擎层也包含了能力扩展基础设施，来实现自定义组件以及系统 API 的能力扩展；语言&运行时执行引擎。可根据需要切换到不同的运行时执行引擎，满足不同设备的能力差异化需求。
        
        1.8 平台抽象层
        
        适配层主要完成对平台层进行抽象，提供抽象接口，可以对接到系统平台。比如：事件对接、渲染管线对接和系统生命周期对接等。
        
        1.9 前端开发参考技术
        
        Flex布局：https://www.runoob.com/w3cnote/flex-grammar.html
        
        MVVM：https://en.wikipedia.org/wiki/Model%E2%80%93view%E2%80%93viewmodel
        
        响应式原理：https://cn.vuejs.org/v2/guide/reactivity.html
        
        1.10 鸿蒙JS/eTS开发例子
        
        分布式新闻客户端(JS)
        
        分布式新闻客户端(eTS)
        
        2 鸿蒙系统带给我们的思考
        
        「新硬件」
        
        软件定义硬件,软件服务决定了需要的硬件组合。
        
        设备不在独立运作，设备间实现系统级融合，单点设备为分布式软总线上一个功能单元。
        
        硬件组合体灵活按需适应不同场景需求。
        
        「新交互」
        
        人和设备间，体现在用户使用设备不在点对点使用，通过智能终端(手机/智慧屏)来和多设备交互。
        
        设备间交互，体现在多设备融为一个分布式系统，根据业务场景需要使用系统中不同设备提供的能力，设备间交互更加便捷智能协同。
        
        「新服务」
        
        服务不再局限于单设备能提供的能力，可动态扩展。
        
        服务不会因为环境场景变化而中断，通过技术手段实现跨设备不间断持续提供服务。
        
        通过原子化服务，实现设备间服务转发流转。
        
        「 1+8+N战略」
        
        华为提出鸿蒙1+8+N战略，N个智能终端将化繁为简成为1个智慧助理。对我们也有参考借鉴意义，在我们的多终端设备中基于分布式软总线，通过智能终端（手机/智慧屏）来作为设备中枢，控制其他N多智能终端，形成一整套终端服务。
        
        3 我们如何做
        
        3.1 系统占有率
        
        图3 各操作系统2009—2021年市场占有率
        
        图4 移动端操作系统09—21年市场占有率
        
        根据图3，操作系统要长期能再市场存活必须保持市场占有率在16%以上否则会慢慢被淘汰，而图4移动端截止2021年Android市场份额接近73%，ios接近27%。华为内部在2021年为鸿蒙设下的生死线，是16%的市场占有率。
        
        增量市场来看，需要覆盖新用户2.1亿左右，实际卖出5000万(更多是老用户 EMUI 升级而来)，市占约为3.8%。
        
        存量市场来看，截止至2021年底，全球智能手机的保有量超过30亿，华为鸿蒙总计覆盖了2.2亿，这个市占率大约为7.3%左右。
        
        再看整个智能设备市场，即含手机、电视、手表、手环等等这些鸿蒙涉及到的市场，这个市场的目前是安卓系统占了60%以上的份额。而这些智能设备在全球的存量约为60亿以上，华为鸿蒙一共覆盖了3.2亿，其比例大约为5.5%。
        
        综上所述，华为鸿蒙系统要能在市场上稳定存在，达到16%的市场占有率仍然处于困难阶段。
        
        3.2 鸿蒙系统存在问题
        
        图5 2021年中国手机操作系统常见问题调查
        
        图6 2021年中国用户对鸿蒙系统痛点认知调查
        
        图5、图6为某专业机构对华为手机/鸿蒙系统从用户使用者角度出发做的市场调研，根据调研情况及相关资料显示，华为鸿蒙系统存在以下较为突出问题：
        
        系统兼容性差，部分应用在Android上没问题，在鸿蒙上容易崩溃
        
        不流畅，部分APP卡顿较为明显
        
        耗电量大问题，鸿蒙官网解释说有后台任务系统优化，过2天会正常
        
        参考链接：https://www.wasabien.com/17/115256.html
        
        3.3 业界态度及相关建议
        
        「业界态度」
        
        手机厂商中兴、小米、OPPO、vivo等表示不会使用鸿蒙系统（原因: 自研、鸿蒙没有全部开源，生态，竞争关系），更重要原因是手机对生态依赖强，Android生态更加健全。
        
        美的、苏泊尔、九阳等部分产品使用 Openharmony，家电对应用生态依赖不是强依赖关系，可以根据自身需要自研鸿蒙 APP 即可。同时，家电都在一个局域网更符合鸿蒙分布式特点。
        
        「关注行业内鸿蒙系统动向，手机APP应用层适配支持鸿蒙」
        
        智家、三翼鸟等多款 APP 积极适配支持鸿蒙系统
        
        「尝试局域网内APP间相互通信技术研究，并在合适的场景中落地」
        
        鸿蒙系统本质完成了跨设备跨进程 APP 间相互访问，数据传递
        
        基于Android系统进行相关技术研究，如APP应用层实现鸿蒙软总线设备间通信基础能力
        
        在具体业务中落地
        
        「长期来看，实现海尔家电各设备间硬件互助，资源共享特性」
        
        除了通过 lot 云控来实现手机对家电控制外，长远来看可以将家电各设备都拉入软总线体系，建立完善的设备间发现机制(设备上线，下线监听)，设备间能力数据信息共享，组成一个分布式智能终端系统，通过不同设备间基础软总线、RPC 能力硬件互助调用，给用户带来更加极致的用户体验。