OpenHarmony应用开发-应用模型与Stage模型开发指导

素年锦时静待君丶
发布于 2023-4-10 17:23
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版本:v3.2 Beta5

OpenHarmony应用模型的构成要素

应用模型是OpenHarmony为开发者提供的应用程序所需能力的抽象提炼,它提供了应用程序必备的组件和运行机制。有了应用模型,开发者可以基于一套统一的模型进行应用开发,使应用开发更简单、高效。

OpenHarmony应用模型的构成要素包括:

  1. 应用组件
    应用组件是应用的基本组成单位,是应用的运行入口。用户启动、使用和退出应用过程中,应用组件会在不同的状态间切换,这些状态称为应用组件的生命周期。应用组件提供生命周期的回调函数,开发者通过应用组件的生命周期回调感知应用的​​​状态变化​​。应用开发者在编写应用时,首先需要编写的就是应用组件,同时还需编写应用组件的生命周期回调函数,并在应用配置文件中配置相关信息。这样,操作系统在运行期间通过配置文件创建应用组件的实例,并调度它的生命周期回调函数,从而执行开发者的代码。
  2. 应用进程模型
    应用进程模型定义应用进程的创建和销毁方式,以及进程间的通信方式。
  3. 应用线程模型
    应用线程模型定义应用进程内线程的创建和销毁方式、主线程和UI线程的创建方式、线程间的通信方式。
  4. 应用任务管理模型
    应用任务管理模型定义任务(Mission)的创建和销毁方式,以及任务与组件间的关系。所谓任务,即用户使用一个应用组件实例的记录。每次用户启动一个新的应用组件实例,都会生成一个新的任务。例如,用户启动一个视频应用,此时在“最近任务”界面,将会看到视频应用这个任务,当用户点击这个任务时,系统会把该任务切换到前台,如果这个视频应用中的视频编辑功能也是通过应用组件编写的,那么在用户启动视频编辑功能时,会创建视频编辑的应用组件实例,在“最近任务”界面中,将会展示视频应用、视频编辑两个任务。
  5. 应用配置文件
    应用配置文件中包含应用配置信息、应用组件信息、权限信息、开发者自定义信息等,这些信息在编译构建、分发和运行阶段分别提供给编译工具、应用市场和操作系统使用。

OpenHarmony应用模型解读

OpenHarmony应用模型概况

随着系统的演进发展,OpenHarmony先后提供了两种应用模型:

  • FA(Feature Ability)模型:OpenHarmony API 7开始支持的模型,已经不再主推。
  • Stage模型:OpenHarmony API 9开始新增的模型,是目前主推且会长期演进的模型。在该模型中,由于提供了AbilityStage、WindowStage等类作为应用组件和Window窗口的“舞台”,因此称这种应用模型为Stage模型。

Stage模型之所以成为主推模型,源于其设计思想。Stage模型的设计基于如下出发点。

  1. 为复杂应用而设计
  • 多个应用组件共享同一个ArkTS引擎(运行ArkTS语言的虚拟机)实例,应用组件之间可以方便的共享对象和状态,同时减少复杂应用运行对内存的占用。
  • 采用面向对象的开发方式,使得复杂应用代码可读性高、易维护性好、可扩展性强。
  1. 原生支持应用组件级的跨端迁移多端协同​​
    Stage模型实现了应用组件与UI解耦:
  • 在跨端迁移场景下,系统在多设备的应用组件之间迁移数据/状态后,UI便可利用ArkUI的声明式特点,通过应用组件中保存的数据/状态恢复用户界面,便捷实现跨端迁移。
  • 在多端协同场景下,应用组件具备组件间通信的RPC调用能力,天然支持跨设备应用组件的交互。
  1. 支持多设备和多窗口形态
    应用组件管理和窗口管理在架构层面解耦:
  • 便于系统对应用组件进行裁剪(无屏设备可裁剪窗口)。
  • 便于系统扩展窗口形态。
  • 在多设备(如桌面设备和移动设备)上,应用组件可使用同一套生命周期。
  1. 平衡应用能力和系统管控成本
    Stage模型重新定义应用能力的边界,平衡应用能力和系统管控成本。
  • 提供特定场景(如卡片、输入法)的应用组件,以便满足更多的使用场景。
  • 规范化后台进程管理:为保障用户体验,Stage模型对后台应用进程进行了有序治理,应用程序不能随意驻留在后台,同时应用后台行为受到严格管理,防止恶意应用行为。

通过对比认识FA模型与Stage模型

Stage模型与FA模型最大的区别在于:Stage模型中,多个应用组件共享同一个ArkTS引擎实例;而FA模型中,每个应用组件独享一个ArkTS引擎实例。因此在Stage模型中,应用组件之间可以方便的共享对象和状态,同时减少复杂应用运行对内存的占用。Stage模型作为主推的应用模型,开发者通过它能够更加便利地开发出分布式场景下的复杂应用。

可通过如下对比表格了解两种模型的整体概况。

表1 FA模型与Stage模型差异概览

项目

FA模型

Stage模型

应用组件

1. 组件分类



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   - PageAbility组件:包含UI界面,提供展示UI的能力。详细介绍请参见​​PageAbility组件概述​​。

   - ServiceAbility组件:提供后台服务的能力,无UI界面。详细介绍请参见​​ServiceAbility组件概述​​。

   - DataAbility组件:提供数据分享的能力,无UI界面。详细介绍请参见​​DataAbility组件概述​​。

2. 开发方式

   通过导出匿名对象、固定入口文件的方式指定应用组件。开发者无法进行派生,不利于扩展能力。

1. 组件分类



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   - UIAbility组件:包含UI界面,提供展示UI的能力,主要用于和用户交互。详细介绍请参见​​UIAbility组件概述​​。

   - ExtensionAbility组件:提供特定场景(如卡片、输入法)的扩展能力,满足更多的使用场景。详细介绍请参见​​ExtensionAbility组件概述​​。

2. 开发方式

   采用面向对象的方式,将应用组件以类接口的形式开放给开发者,可以进行派生,利于扩展能力。

进程模型

有两类进程:

1. 主进程

2. 渲染进程

详细介绍请参见​​进程模型​​。

有三类进程:

1. 主进程

2. ExtensionAbility进程

3. 渲染进程

详细介绍请参见​​进程模型​​。

线程模型

1. ArkTS引擎实例的创建

   一个进程可以运行多个应用组件实例,每个应用组件实例运行在一个单独的ArkTS引擎实例中。

2. 线程模型

   每个ArkTS引擎实例都在一个单独线程(非主线程)上创建,主线程没有ArkTS引擎实例。

3. 进程内对象共享:不支持。

详细介绍请参见​​线程模型​​。

1. ArkTS引擎实例的创建

   一个进程可以运行多个应用组件实例,所有应用组件实例共享一个ArkTS引擎实例。

2. 线程模型

   ArkTS引擎实例在主线程上创建。

3. 进程内对象共享:支持。

详细介绍请参见​​线程模型​​。

任务管理模型

- 每个PageAbility组件实例创建一个任务。

- 任务会持久化存储,直到超过最大任务个数(根据产品配置自定义)或者用户主动删除任务。

- PageAbility组件之间不会形成栈的结构。

详细介绍请参见​​任务管理场景介绍​​。

- 每个UIAbility组件实例创建一个任务。

- 任务会持久化存储,直到超过最大任务个数(根据产品配置自定义)或者用户主动删除任务。

- UIAbility组件之间不会形成栈的结构。

详细介绍请参见​​任务管理场景介绍​​。

应用配置文件

使用config.json描述应用信息、HAP信息和应用组件信息。

详细介绍请参见​​应用配置文件概述(FA模型)​​。

使用app.json5描述应用信息,module.json5描述HAP信息、应用组件信息。

详细介绍请参见​​应用配置文件概述(Stage模型)​​。

Stage模型开发概述

基本概念

下图展示了Stage模型中的基本概念。

图1 Stage模型概念图  

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  • UIAbility组件是一种包含UI界面的应用组件,主要用于和用户交互。例如,图库类应用可以在UIAbility组件中展示图片瀑布流,在用户选择某个图片后,在新的页面中展示图片的详细内容。同时用户可以通过返回键返回到瀑布流页面。UIAbility的生命周期只包含创建/销毁/前台/后台等状态,与显示相关的状态通过WindowStage的事件暴露给开发者。
  • ExtensionAbility组件是一种面向特定场景的应用组件。开发者并不直接从ExtensionAbility派生,而是需要使用ExtensionAbility的派生类。目前ExtensionAbility有用于卡片场景的FormExtensionAbility,用于输入法场景的InputMethodExtensionAbility,用于闲时任务场景的WorkSchedulerExtensionAbility等多种派生类,这些派生类都是基于特定场景提供的。例如,用户在桌面创建应用的卡片,需要应用开发者从FormExtensionAbility派生,实现其中的回调函数,并在配置文件中配置该能力。ExtensionAbility派生类实例由用户触发创建,并由系统管理生命周期。在Stage模型上,普通应用开发者不能开发自定义服务,而需要根据自身的业务场景通过ExtensionAbility的派生类来实现。
  • ​WindowStage​​每个UIAbility类实例都会与一个WindowStage类实例绑定,该类提供了应用进程内窗口管理器的作用。它包含一个主窗口。也就是说UIAbility通过WindowStage持有了一个窗口,该窗口为ArkUI提供了绘制区域。
  • ​Context​​在Stage模型上,Context及其派生类向开发者提供在运行期可以调用的各种能力。UIAbility组件和各种ExtensionAbility派生类都有各自不同的Context类,他们都继承自基类Context,但是各自又根据所属组件,提供不同的能力。
  • ​AbilityStage​​每个Entry类型或者Feature类型的HAP在运行期都有一个AbilityStage类实例,当HAP中的代码首次被加载到进程中的时候,系统会先创建AbilityStage实例。每个在该HAP中定义的UIAbility类,在实例化后都会与该实例产生关联。开发者可以使用AbilityStage获取该HAP中UIAbility实例的运行时信息。

开发流程

基于Stage模型开发应用时,在应用模型部分,涉及如下开发过程。

表1 Stage模型开发流程

任务

简介

相关指导

应用组件开发

本章节介绍了如何使用Stage模型的UIAbility组件和ExtensionAbility组件开发应用。

- ​​应用/组件级配置​​​- ​​UIAbility组件​

- ​​ExtensionAbility组件​

- ​​AbilityStage组件容器​

- ​​应用上下文Context​

- ​​组件启动规则​

进程间通信

本章节介绍了Stage模型的进程模型以及几种常用的进程间通信方式。

- ​​公共事件​​​- ​​后台服务​

线程间通信

本章节介绍了Stage模型的线程模型以及几种常用的线程间通信方式。

- ​​Emitter​​​- ​​Worker​

任务管理

本章节介绍了Stage模型中任务管理的基本概念和典型场景。

- ​​任务管理场景介绍​​​- ​​任务管理与启动模式​

- ​​页面栈和任务链​

应用配置文件

本章节介绍Stage模型中应用配置文件的开发要求。

​Stage模型应用配置文件​

Stage模型应用组件

应用/组件级配置

在开发应用时,需要配置应用的一些标签,例如应用的包名、图标等标识特征的属性。本文描述了在开发应用需要配置的一些关键标签。图标和标签通常一起配置,可以分为应用图标、应用标签和入口图标、入口标签,分别对应​​app.json5配置文件​​​和​​module.json5配置文件​​​文件中的icon和label标签。应用图标和标签是在设置应用中使用,例如设置应用中的应用列表。入口图标是应用安装完成后在设备桌面上显示出来的,如图一所示。入口图标是以​​UIAbility​​为粒度,支持同一个应用存在多个入口图标和标签,点击后进入对应的UIAbility界面。

图1 应用图标和标签

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  • 应用包名配置
    应用需要在工程的AppScope目录下的​​​app.json5配置文件​​中配置bundleName标签,该标签用于标识应用的唯一性。推荐采用反域名形式命名(如com.example.demo,建议第一级为域名后缀com,第二级为厂商/个人名,第三级为应用名,也可以多级)。
  • 应用图标和标签配置
    Stage模型的应用需要配置应用图标和应用标签。应用图标和标签是在设置应用中使用,例如设置应用中的应用列表,会显示出对应的图标和标签。
    应用图标需要在工程的AppScope目录下的​​​app.json5配置文件​​​中配置icon标签。应用图标需配置为图片的资源索引,配置完成后,该图片即为应用的图标。
    应用标签需要在工程的AppScope模块下的​​​app.json5配置文件​​中配置label标签。标识应用对用户显示的名称,需要配置为字符串资源的索引。

  {
    "app": {
      "icon": "$media:app_icon",
      "label": "$string:app_name"
      // ...
    }
  }
  • 入口图标和标签配置
    Stage模型支持对组件配置入口图标和入口标签。入口图标和入口标签会显示在桌面上。
    入口图标需要在​​​module.json5配置文件​​​中配置,在abilities标签下面有icon标签。例如希望在桌面上显示该UIAbility的图标,则需要在skills标签下面的entities中添加"entity.system.home"、actions中添加"action.system.home"。同一个应用有多个UIAbility配置上述字段时,桌面上会显示出多个图标,分别对应各自的UIAbility。
    入口标签需要在​​​module.json5配置文件​​中配置,在abilities标签下面有label标签。例如希望在桌面上显示该UIAbility的图标,则需要在skills标签下面的entities中添加"entity.system.home"、actions中添加"action.system.home"。同一个应用有多个UIAbility配置上述字段时,桌面上会显示出多个标签,分别对应各自的UIAbility。

{
  "module": {
    // ...
    "abilities": [
      {
        // $开头的为资源值
        "icon": "$media:icon",
        "label": "$string:EntryAbility_label",
        "skills": [
          {
            "entities": [
              "entity.system.home"
            ],
            "actions": [
              "action.system.home"
            ]
          }
        ],
      }
    ]
  }
}
  • 应用版本声明配置
    应用版本声明需要在工程的AppScope目录下的​​​app.json5配置文件​​中配置versionCode标签和versionName标签。versionCode用于标识应用的版本号,该标签值为32位非负整数。此数字仅用于确定某个版本是否比另一个版本更新,数值越大表示版本越高。versionName标签标识版本号的文字描述。
  • Module支持的设备类型配置
    Module支持的设备类型需要在​​​module.json5配置文件​​中配置deviceTypes标签,如果deviceTypes标签中添加了某种设备,则表明当前的Module支持在该设备上运行。
  • Module权限配置
    Module访问系统或其他应用受保护部分所需的权限信息需要在​​​module.json5配置文件​​中配置requestPermission标签。该标签用于声明需要申请权限的名称、申请权限的原因以及权限使用的场景。

UIAbility组件概述

概述

UIAbility组件是一种包含UI界面的应用组件,主要用于和用户交互。

UIAbility的设计理念:

  1. 原生支持应用组件级的​​跨端迁移​​​和​​多端协同​
  2. 支持多设备和多窗口形态

关于UIAbility的设计理念,请详细参考​​Stage模型的设计理念。​

UIAbility划分原则与建议: UIAbility组件是系统调度的基本单元,为应用提供绘制界面的窗口。一个应用可以包含一个或多个UIAbility组件。例如,在支付应用中,可以将入口功能和收付款功能分别配置为独立的UIAbility。

每一个UIAbility组件实例都会在最近任务列表中显示一个对应的任务。

对于开发者而言,可以根据具体场景选择单个还是多个UIAbility,划分建议如下:

  • 如果开发者希望在任务视图中看到一个任务,则建议使用一个UIAbility,多个页面的方式。
  • 如果开发者希望在任务视图中看到多个任务,或者需要同时开启多个窗口,则建议使用多个UIAbility开发不同的模块功能。

声明配置

为使应用能够正常使用UIAbility,需要在​​module.json5配置文件​​​的​​abilities标签​​中声明UIAbility的名称、入口、标签等相关信息。

{
  "module": {
    // ...
    "abilities": [
      {
        "name": "EntryAbility", // UIAbility组件的名称
        "srcEntrance": "./ets/entryability/EntryAbility.ts", // UIAbility组件的代码路径
        "description": "$string:EntryAbility_desc", // UIAbility组件的描述信息
        "icon": "$media:icon", // UIAbility组件的图标
        "label": "$string:EntryAbility_label", // UIAbility组件的标签
        "startWindowIcon": "$media:icon", // UIAbility组件启动页面图标资源文件的索引
        "startWindowBackground": "$color:start_window_background", // UIAbility组件启动页面背景颜色资源文件的索引
        // ...
      }
    ]
  }
}

UIAbility组件生命周期

概述

当用户打开、切换和返回到对应应用时,应用中的UIAbility实例会在其生命周期的不同状态之间转换。UIAbility类提供了一系列回调,通过这些回调可以知道当前UIAbility实例的某个状态发生改变,会经过UIAbility实例的创建和销毁,或者UIAbility实例发生了前后台的状态切换。

UIAbility的生命周期包括Create、Foreground、Background、Destroy四个状态,如下图所示。

图1 UIAbility生命周期状态

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生命周期状态说明

Create状态

Create状态为在应用加载过程中,UIAbility实例创建完成时触发,系统会调用onCreate()回调。可以在该回调中进行应用初始化操作,例如变量定义资源加载等,用于后续的UI界面展示。

import UIAbility from '@ohos.app.ability.UIAbility';
import Window from '@ohos.window';

export default class EntryAbility extends UIAbility {
    onCreate(want, launchParam) {
        // 应用初始化
    }
    // ...
}
WindowStageCreate和WindowStageDestory状态

UIAbility实例创建完成之后,在进入Foreground之前,系统会创建一个WindowStage。WindowStage创建完成后会进入onWindowStageCreate()回调,可以在该回调中设置UI界面加载、设置WindowStage的事件订阅。

图2 WindowStageCreate和WindowStageDestory状态

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在onWindowStageCreate()回调中通过loadContent()方法设置应用要加载的页面并根据需要订阅WindowStage的​​事件​​(获焦/失焦、可见/不可见)。

import UIAbility from '@ohos.app.ability.UIAbility';
import Window from '@ohos.window';

export default class EntryAbility extends UIAbility {
    onWindowStageCreate(windowStage: Window.WindowStage) {
        // 设置WindowStage的事件订阅(获焦/失焦、可见/不可见)

        // 设置UI界面加载
        windowStage.loadContent('pages/Index', (err, data) => {
            // ...
        });
    }
}

说明:

 WindowStage的相关使用请参见​​​窗口开发指导​​。

对应于onWindowStageCreate()回调。在UIAbility实例销毁之前,则会先进入onWindowStageDestroy()回调,可以在该回调中释放UI界面资源。例如在onWindowStageDestroy()中注销获焦/失焦等WindowStage事件。

import UIAbility from '@ohos.app.ability.UIAbility';
import Window from '@ohos.window';

export default class EntryAbility extends UIAbility {
    // ...

    onWindowStageDestroy() {
        // 释放UI界面资源
    }
}
Foreground和Background状态

Foreground和Background状态分别在UIAbility实例切换至前台和切换至后台时触发,对应于onForeground()回调和onBackground()回调。

onForeground()回调,在UIAbility的UI界面可见之前,如UIAbility切换至前台时触发。可以在onForeground()回调中申请系统需要的资源,或者重新申请在onBackground()中释放的资源。

onBackground()回调,在UIAbility的UI界面完全不可见之后,如UIAbility切换至后台时候触发。可以在onBackground()回调中释放UI界面不可见时无用的资源,或者在此回调中执行较为耗时的操作,例如状态保存等。

例如应用在使用过程中需要使用用户定位时,假设应用已获得用户的定位权限授权。在UI界面显示之前,可以在onForeground()回调中开启定位功能,从而获取到当前的位置信息。

当应用切换到后台状态,可以在onBackground()回调中停止定位功能,以节省系统的资源消耗。

import UIAbility from '@ohos.app.ability.UIAbility';

export default class EntryAbility extends UIAbility {
    onForeground() {
        // 申请系统需要的资源,或者重新申请在onBackground中释放的资源
    }

    onBackground() {
        // 释放UI界面不可见时无用的资源,或者在此回调中执行较为耗时的操作
        // 例如状态保存等
    }
}
Destroy状态

Destroy状态在UIAbility实例销毁时触发。可以在onDestroy()回调中进行系统资源的释放、数据的保存等操作。

例如调用terminateSelf()方法停止当前UIAbility实例,从而完成UIAbility实例的销毁;或者用户使用最近任务列表关闭该UIAbility实例,完成UIAbility的销毁。

import UIAbility from '@ohos.app.ability.UIAbility';
import Window from '@ohos.window';

export default class EntryAbility extends UIAbility {
    onDestroy() {
        // 系统资源的释放、数据的保存等
    }
}




文章转载自:​​https://docs.openharmony.cn/pages/v3.2Beta/zh-cn/application-dev/application-models/uiability-lifecycle.md/​

已于2023-4-10 17:23:11修改
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