为万物互联而生的HarmonyOS，是怎么做到跨端开发的？

刚刚过去的2020年底，华为发布了HarmonyOS 2.0手机应用开发者Beta版。对外界，HarmonyOS提出了为万物互联而生，让体验天生跨端，并且开发跨端应用就像单端一样简单。其中，“分布式应用框架”是了解HarmonyOS服务跨端开发最基础的概念之一。

对于传统生态——典型如Android，要实现APP在不同设备间的互通，开发者要做的工作很多：是从底层到上层，从通信、数据管理、文件服务到UI的各部分适配和修改。而HarmonyOS将UI以下的基础服务做了封装，开发者也因此轻松了不少。

HarmonyOS在理念上，就是让原本孤立的设备，通过“分布式软总线”串联起来，并藉由“分布式数据管理”“分布式任务调度”等能力，将所有设备抽象为一个整体，构成虚拟的“超级终端”。数据在超级终端内自由流转，用户不需要在意文件或数据究竟在手机、PC还是大屏电视或其他硬件上。各种任务负载，也能由最适合的物理硬件去完成，甚至协同完成。

简单地说，是用一个HarmonyOS系统来解决IoT所有的问题。与此同时，还能降低跨端开发的难度。HarmonyOS本身隐藏了更多分布式技术的实现细节，包括分布式软总线、分布式数据管理等技术，都在系统服务层面做了抽象封装。最终，面向APP开发者的分布式应用框架引入了Ability，Ability就成为理解多端开发的关键。

据华为消费者业务软件部总裁王成录博士介绍：“Ability相当于鸿蒙应用里建筑材料的最小单元，可以单独运行在设备上，又可以根据能力的不同，在不同的设备上运行——这个能力，使我们能够做到一次业务代码的书写，就让应用跑在不同设备上的重要基础。”

究竟什么是Ability？

针对不同设备场景的应用开发，HarmonyOS在面向APP开发者时的应用框架层，包括UI编程框架、用户程序框架、Ability框架，都用于解决包括不同设备的形态差异、能力差异等问题。这三个框架所在的位置如下图所示：

本文着重谈的是其中的Ability框架。从HarmonyOS的开发者文档来看，Ability是应用所具备能力的抽象。一个应用可以包含多个Ability，且HarmonyOS支持应用以Ability为单位进行部署。Ability也是应用跨端部署的“最小迁移单元”，它可彼此间联合或单独部署。

Ability可分为FA（Feature Ability）和PA（Particle Ability）两种类型。不同类型为开发者提供不同的模板，实现不同的业务功能。不同的FA/PA，完成单一功能用户程序，基于这样的用户程序可在多设备间调度、流转、可分可合。

FA和PA是由系统统一调度的，可以被第三方程序调用集成。Ability的这种存在方式，就HarmonyOS生态构建来看，实现了功能结构的规范化与调用能力的傻瓜化。从这点来看，华为对于Ability的全局规划，可能还有更长远的生态构建目标。

也因此，Ability作为系统统一调度的单位，能够实现无需安装就使用，且自动更新；而应用开发的跨设备，则体现在，Ability本身是跨设备流转的，能够在不同的设备间接续，以及让不同设备协同提供服务，也就是分布式技术的基础。

FA（Feature Ability）的生命周期与逻辑

接下来就来看看FA和PA这两种Ability更具体的内容。FA（Feature Ability）支持Page Ability，而PA（元服务）则有Service Ability和Data Ability两种。在config.json注册文件中注册Ability时，可通过配置Ability元素中的“type”属性来指定Ability模板类型。（类似Activity在AndroidManifest.xml中注册）

首先聊聊FA（Feature Ability）：FA当前主要就是Page Ability，提供与用户交互的能力。一个Page可由一个或多个AbilitySlice构成；AbilitySlice则是指应用的单个页面及其控制逻辑的总和。这比较类似于Android的Activity及其Fragment组件。

实际上，HarmonyOS中的每个页面都可以用一个FA来表示。任何一个子页面都可以用AbilitySlice来表示。尝试在DevEco Studio创建一个HarmonyOS项目，自动生成的项目会包含一个MainAbility和一个MainAbilitySlice。

MainAbility作用为设置路由，子页面MainAbilitySlice才真正负责页面中有哪些组件，每个组件的UI等。AbilitySlice常见使用场景比如页面有多种布局，需对页面进行动态布局，每种布局对应一个AbilitySlice；页面有多个tab，则每个tab对应一个AbilitySlice。比如新闻类APP，可能需要展示新闻列表的一个AbilitySlice，还需要一个展示新闻详情的AbilitySlice。

上面这张图是Page Ability的生命周期，其中的生命周期回调有onStart()、onActive()、onInactive()、onBackground()、onForeground()、onStop()。它与Activity对应的某些调用看起来类似，虽然可能并非一一对应的关系。

比如说onStart()在创建Page实例时触发，且对该实例在其生命周期内仅触发一次；Page在调用onStart()后进入INACTIVE状态。这对应到Android开发Activity的onCreat()以及onStart()。交互、失去焦点、不对用户可见、重回前台、销毁等状态，分别对应了不同的回调。这里不再详述这几种不同回调及对应状态的具体细节，开发者可以查看HarmonyOS开发者文档来具体了解。

相应的，AbilitySlice与其所属Page，有着相同的生命周期状态和同名回调。不过在同一Page中的AbilitySlice之间发生切换时，AbilitySlice本身表现为独立于Page的生命周期变化，而Page自身的生命周期状态不变。

在DevEco Studio建立的MainAbility中也能看到，页面启动自动调用onStart()，方法体中再调用setMainRoute()，路由到MainAbilitySlice。在MainAbilitySlice中，除了子页面启动时，同样自动调用onStart()，内部方法体中的setUIContent()是用于设置子页面UI内容的。UI内容则通过布局文件ability_main.xml来指定。

值得一提的是，Page是可以在同一用户的不同设备间迁移的，最终做到分布式技术中跨端设备无缝切换的特性。这一点还将在下文详述。

PA（Particle Ability）又是怎么回事？

说完FA，接下来就是PA了。PA有两个能力，即Service Ability和Data Ability，也就是服务、数据。Service Ability提供后台运行任务的能力（如音乐播放等）；Data Ability用于对外部提供统一的数据访问抽象。这两者是不提供UI的。

Service Ability可由其他应用或Ability启动，即使用户切换到其他应用，Service Ability仍将在后台继续运行。整体上和Android的Service有些类似。其生命周期具体如下：

形如前文提到的Page Ability，这里不再赘述。值得一提的是，在创建一个Empty Service Ability时，更早版本的DevEco Studio向导配置会出现“visible”复选框。这个选项用于开发者选择，该创建的Service是否对其他应用程序可见。最新版本似乎已经去掉了这一选项，不过visible属性仍可以在config.json注册文件中自行添加，默认为false，如下图：

用startAbility()方法可启动另外一个Ability。另外开发者可也以通过将Intent传递给该方法来启动Service（Intent是对象间传递信息的载体，包括这里的一个Ability启动另一个Ability，或者前文Page Ability部分提到的AbilitySlice导航到另一个AbilitySlice，Intent指定启动目标并携带相关数据）。不仅是启动本地Service，也支持启动远程Service。

设置目标Service信息，通过DeviceId（设备Id）、BundleName（包名称）以及AbilityName（待启动的Ability名称）的Operation对象进行。远程Service的启动，就要求前面提到的visible属性为true。启动远程Service代码示例：

除此之外，如果Service要与其他Service Ability，或者Page Ability交互，需要创建用于连接的Connection，通过connectAbility()就能连接了。具体内容可参加HarmonyOS的开发者文档。

最后再来谈谈Data Ability。这个能力用来进行应用管理自身，以及其他应用存储数据的访问，并且提供和其他应用共享数据的方法。具体来说，Data既能用于同设备不同应用的数据共享，也支持跨设备不同应用的数据共享。看起来这应该就是HarmonyOS分布式数据管理的重要组成部分了。

具体的数据可以是数据库也可以是储存的文件。Data提供对数据的增、删、改、查、打开文件等接口。这些数据的标识是通过URI地址进行的，格式如下：

创建Data Ability时，和Service一样也有visible属性可设置，用于明确是否允许其他应用访问该Data。从注册文件config.json中自动生成的代码里可以看到提供给外部访问的URI，以及访问该Data Ability时需要申请的访问权限——这个权限应该是可以自定义的：

文件存储和数据库存储的过程和方法，这里不再多做介绍。而除了Data的创建，在Data的访问上，通过DataAbilityHelper类即可访问共享数据，可以是当前应用的，也可以是其他应用提供的。其中针对数据库的Data创建和访问，涉及到一系列的方法，具体的操作参见HarmonyOS开发者文档，基本也是一看就明白的。

Ability怎么做跨端开发？

上面这些内容基本就把Ability的基本逻辑梳理清楚了，对逻辑有个大致概念后，具体开发就比较简单的。不过更多人关心的，应该是用Ability如何做分布式跨端开发。

前文有关FA、PA的介绍中，多多少少也都谈到了远程或者跨端Ability切换或访问。以Page Ability为例，前文就提到了跨设备迁移的问题，即将Page在同一用户的不同设备间迁移。

王成录博士在谈京东直播购物跨端功能开发时，提到的实际上就是Page的迁移。当时王成录博士说：“基于编程框架，一个人一天就能做这样一个很好的应用体验。对开发者而言，四条语句，调几个函数，就能完成这样的功能了。”

上面这张PPT包含的几个步骤主要是，从设备A上的Page请求迁移；HarmonyOS处理迁移任务，并回调设备A上Page的保存数据方法，用于保存迁移必须的数据；最终HarmonyOS在设备B上启动同一个Page，并回调其恢复数据方法。

这种形式的迁移，本质上属于HarmonyOS中的“分布式任务调度平台”。这个平台可对多设备构成的超级终端提供统一的组件管理能力，为应用定义统一的能力基线、接口形式、数据结构、服务描述语言，以屏蔽应差异；支持远程启动、远程调用、业务无缝迁移等分布式任务。

这套操作实现的，就是Ability跨设备的启动/关闭、连接/断开连接，以及迁移能力。不仅是Page，各种Ability的跨设备操作还另外有其设定。总结分布式开发的本质，对开发者而言也就是Ability自由调度、流转、可分可合的逻辑。

在HarmonyOS 2.0手机应用开发者Beta发布活动上，华为还以畅连通话功能为例，提到了FA/PA设计案例。这项功能按特性总共拆分为5个FA、6个PA。PA的拆分原则为可复用/替换，基于设备间能力存在差异的考虑，以及可以跨设备调用。

经过上面的分析，这张列出FA与PA设计的架构图应该就相当易于理解了。而Ability的存在，一方面显得直观，另一方面我们认为其核心还是在于针对分布式、跨端开发的简单和友好：跨端开发过程，就和本地开发差不多，而且不需要涉及到往下（包括通讯）的层级。所以Ability才是HarmonyOS分布式技术存在的基础，而华为在Ability的具体实现上应该是投入了海量精力的。

本文从HarmonyOS整体框架切入，对HarmonyOS中的“Ability”定义及工作原理进行了诠释，旨在帮忙广大开发者们进一步理解HarmonyOS核心特性的原理所在，可以说Ability是HarmonyOS入口多样性以及生态开放性的基因所在，笔者相信自带这样基因的HarmonyOS在万物互联的时代，定会为应开发者们带来更为广阔的跨端交互创新空间。也正是这一系列分布式技术，为应用带来了更多入口、更好体验。

责编：Yvonne Geng