移動應用開發技術——基於OpenHarmony平臺

趙小剛

武漢大學計算機學院軟件工程系副主任，副教授。武大-華為OpenHarmony創新實踐基地主要責任人。主持教育部產學合作協同育人項目4項，主持和參與多項國家自然科學基金與湖北省自然科學基金項目，主持武漢大學校級教改項目2項。擔任武漢大學計算機學院“移動編程技術”課程組長10余年。在全國高校中首次開設“HarmonyOS稱動編程技術”課程，主編和參編HarmonyOS移動編程教材2部、數字教材1部，在華為人才在線發布"HarmonyOS移動應用開發”慕課。獲評蘋果Swift移動編程授權認證講師。指導學生獲得中國高校計算機大賽-移動應用創新賽一等獎(2019年)和二等獎(2020年)。發表論交十余篇。

楚朋誌

上海交通大學學生創新中心主任助理、創新實踐部主任，高級實驗師。獲2022年高等教育(本科)國家級教學成果二等獎、上海市優秀教學成果獎特等獎，獲首批教育部-華為智能基座優秀救師、鴻蒙生態人才建設春雨獎，承擔20余項省級及以上教改項目，獲第二屆全國高校混合式教學設計創新大賽特等獎。主講“人工智能交互技術”“基於華為AI平臺的深度學習實踐”等課程，2023年和2024年分別有一門課程獲上海市高校重點課程立項，2025年獲華為ICT大賽實驗教學案例高教組特等獎，指導學生參與榜單賽事(入選全國普通高校大學生克賽目錄)，並獲最高獎項30余次。

第 1章　初識OpenHarmony　1

1.1　全球智能終端的發展　1

1.2　我國移動操作系統的機遇與挑戰　2

1.3　OpenHarmony概述　2

1.4　OpenHarmony技術架構　2

1.4.1　內核層　3

1.4.2　系統服務層　4

1.4.3　框架層　4

1.4.4　應用層　4

1.5　OpenHarmony技術特性　4

1.5.1　硬件互助，資源共享　5

1.5.2　一次開發，多端部署　8

1.5.3　統一OS，彈性部署　9

1.6　OpenHarmony安全特性　9

本章小結　10

課後習題　10

第 2章　開發你的第 一行OpenHarmony代碼　11

2.1　移動應用的組成　11

2.2　移動應用的開發和運行　12

2.3　移動應用的部署　13

2.4　DevEco Studio特性概述　14

2.4.1　核心特色　15

2.4.2　開發流程　15

2.5　搭建開發環境　16

2.5.1　安裝軟件並配置開發環境　17

2.5.2　創建並運行HelloWorld工程　19

2.6　開發低代碼模式應用　21

2.6.1　低代碼開發界面簡介　21

2.6.2　使用低代碼開發界面　22

2.6.3　案例——花朵展示列表應用　23

2.7　編譯構建Hvigor　27

2.7.1　Hvigor簡介　28

2.7.2　OpenHarmony應用中的Hvigor　29

2.8　應用運行調試　32

本章小結　36

課後習題　36

第3章　OpenHarmony應用結構剖析　37

3.1　app的概念和HAP模塊的組成　37

3.1.1　應用包結構　38

3.1.2　HAP模塊結構　39

3.2　創建和使用共享包　39

3.2.1　創建HAR庫模塊　40

3.2.2　編譯HAR庫文件　41

3.2.3　為應用添加HAR依賴　41

3.2.4　創建和使用HSP庫模塊　42

3.3　資源限定與訪問　43

3.3.1　資源分類　44

3.3.2　限定詞目錄命名規則　45

3.3.3　限定詞目錄　46

3.3.4　資源組目錄　46

3.3.5　資源文件的建立及訪問　47

3.4　配置文件　49

3.4.1　配置文件的內部結構　49

3.4.2　app標簽的內部結構　50

3.4.3　module標簽的內部結構　51

3.4.4　abilities標簽的內部結構　54

3.4.5　module內其他標簽的內部結構　57

本章小結　61

課後習題　61

第4章　OpenHarmony應用模型　62

4.1　應用模型概述　62

4.1.1　應用模型的組成　62

4.1.2　從FA模型到Stage模型　63

4.1.3　Stage模型和FA模型的對比　63

4.2　Stage模型　64

4.2.1　Stage模型應用組件簡介　64

4.2.2　Stage模型核心組件關系　65

4.2.3　Stage應用/組件配置　67

4.3　UIAbility組件　69

4.3.1　UIAbility配置　69

4.3.2　UIAbility生命周期及回調　70

4.3.3　啟動模式　73

4.3.4　基本用法　76

4.3.5　與UI的交互　77

4.4　Stage模型頁面導航　80

4.4.1　Context　80

4.4.2　Want　81

4.4.3　顯式Want　82

4.4.4　隱式Want　82

4.4.5　常見的action與entities　83

4.4.6　UIAbility間數據傳遞　85

4.4.7　導航至UIAbility指定頁面　88

4.4.8　任務管理　91

4.5　ExtensionAbility組件　93

4.6　ServiceExtensionAbility組件　95

4.6.1　ServiceExtensionAbility生命周期　95

4.6.2　實現後臺服務　96

4.6.3　啟動後臺服務　98

4.6.4　連接後臺服務　99

4.6.5　客戶端與服務端通信　100

4.6.6　獲取後臺天氣數據示例　101

4.7　Stage模型中的進程模型　105

本章小結　106

課後習題　107

第5章　ArkTS語法　108

5.1　ArkTS基本語法　108

5.1.1　基本語法簡介　109

5.1.2　變量、常量和基本類型　109

5.1.3　控制流　111

5.1.4　函數　112

5.1.5　類　114

5.1.6　接口　119

5.1.7　泛型類和函數　120

5.1.8　空安全　121

5.1.9　模塊　122

5.2　ArkUI支持　123

5.2.1　ArkUI支持描述　123

5.2.2　聲明式UI描述　124

5.2.3　創建自定義組件　126

5.2.4　頁面和自定義組件生命周期　130

5.2.5　自定義構建函數　135

5.2.6　組件樣式復用及擴展　137

5.3　狀態管理　140

5.3.1　狀態管理簡介　140

5.3.2　管理組件的狀態　143

5.3.3　管理應用的狀態　149

5.4　渲染控制　155

5.4.1　if/else條件渲染　155

5.4.2　ForEach循環渲染　157

5.5　ArkTS語言基礎類庫　158

5.5.1　並發　159

5.5.2　容器類庫　162

5.5.3　XML生成與解析　164

5.6　ArkTS開發實戰　165

5.6.1　界面的設計與實現　166

5.6.2　配置屬性與布局　167

5.6.3　改變組件狀態　167

5.6.4　循環渲染列表數據　169

本章小結　171

課後習題　171

第6章　ArkUI設計與開發　172

6.1　ArkUI框架基礎　172

6.2　組件通用特性　173

6.2.1　組件通用樣式　173

6.2.2　組件通用事件——點擊、觸摸和拖曳　175

6.3　構建復雜的交互界面　177

6.3.1　布局構建　177

6.3.2　基礎組件和容器組件的關系　178

6.3.3　添加標題區和文本區　178

6.3.4　添加圖片區　181

6.3.5　添加評論區　182

6.4　容器組件　183

6.4.1　List組件　184

6.4.2　Tabs組件　185

6.4.3　Grid組件　190

6.4.4　Swiper組件　192

6.4.5　Stack組件　194

6.5　ArkUI其他必要功能　196

6.5.1　頁面路由　196

6.5.2　組件導航　200

6.5.3　消息彈窗　203

6.5.4　日誌輸出　205

6.5.5　自定義圖形繪制　206

6.5.6　動畫　207

6.6　購物車應用開發　211

6.6.1　一次開發，多端部署　211

6.6.2　首頁標簽頁　217

6.6.3　詳情頁設計　224

本章小結　232

課後習題　232

第7章　OpenHarmony數據持久化　233

7.1　數據持久化定義　233

7.2　DataShareExtensionAbility的使用　233

7.2.1　統一資源標識符　234

7.2.2　創建DataShareAbility　234

7.2.3　註冊DataShareAbility　237

7.2.4　訪問DataShareAbility　237

7.3　文件存儲　238

7.3.1　應用文件　239

7.3.2　用戶文件　244

7.4　關系數據庫操作　246

7.4.1　關鍵術語　246

7.4.2　工作原理　247

7.4.3　數據庫操作流程　247

7.4.4　創建數據庫　248

7.4.5　數據插入　248

7.4.6　數據查詢　250

7.5　用戶偏好文件操作　251

7.5.1　工作原理　251

7.5.2　數據讀寫　252

7.6　分布式數據服務　256

7.6.1　關鍵術語　256

7.6.2　核心組件　257

7.6.3　工作原理　258

7.6.4　分布式數據訪問　259

7.7　分布式文件系統　264

7.7.1　工作原理　264

7.7.2　分布式文件讀寫　266

本章小結　269

課後習題　269

第8章　OpenHarmony流轉架構剖析　270

8.1　流轉的核心概念　270

8.2　流轉架構　272

8.2.1　核心組件　272

8.2.2　關鍵流程　273

8.3　跨端遷移功能開發　274

8.3.1　跨端遷移核心方法　274

8.3.2　跨端遷移實戰開發　275

8.4　多端協同功能開發　276

8.4.1　多端協同場景分類　276

8.4.2　分布式音樂播放器界面設計　279

8.4.3　多端協同權限申請　281

8.4.4　設備連接　282

8.4.5　數據恢復　284

本章小結　287

課後習題　287

第9章　OpenHarmony傳感器應用和媒體管理　288

9.1　主流傳感器分類　288

9.2　傳感器工作原理　289

9.3　加速度傳感器調用　291

9.4　相機調用　293

9.4.1　相機開發模型　293

9.4.2　權限申請　294

9.4.3　設備輸入　294

9.4.4　會話獲取　295

9.4.5　預覽　297

9.4.6　照相　298

9.5　媒體訪問和播放　300

9.5.1　音視頻處理概述　301

9.5.2　核心接口AVPlayer和AVRecorder　302

9.5.3　音頻播放　304

9.5.4　視頻播放　308

9.6　位置傳感器調用　312

9.6.1　基本概念　312

9.6.2　運作機制　313

9.6.3　位置獲取　313

本章小結　315

課後習題　315

第 10章　OpenHarmony原子化服務　316

10.1　原子化服務的定義與特性　316

10.2　原子化服務開發基礎　317

10.2.1　開發總體要求　317

10.2.2　服務卡片結構　318

10.2.3　ArkTS運作機制　319

10.2.4　ArkTS卡片優點　320

10.3　原子化服務開發進階　320

10.3.1　卡片項目的文件結構　320

10.3.2　卡片配置文件的特性　321

10.3.3　卡片提供方主要回調函數　323

10.3.4　卡片頁面基本能力　324

10.3.5　開發卡片事件　326

10.3.6　卡片數據交互　334

10.4　原子化服務開發實戰　340

10.4.1　項目基本需求　340

10.4.2　建立項目及卡片　340

10.4.3　配置文件解析　341

10.4.4　卡片信息持久化　344

10.4.5　卡片內容刷新　348

10.4.6　卡片頁面跳轉　350

10.4.7　刪除卡片　351

本章小結　352

課後習題　352

第 11章　OpenHarmony網絡訪問與多線程　353

11.1　HTTP接口調用　353

11.2　數據上傳和下載　356

11.3　WebSocket連接　358

11.3.1　WebSocket的概念　358

11.3.2　WebSocket的實現　359

11.4　多線程　361

11.4.1　線程模型概述　362

11.4.2　用Emitter線程進行線程間通信　362

11.4.3　用Worker線程進行線程間通信　363

11.5　Web組件網絡訪問　365

11.5.1　使用Web組件加載頁面　365

11.5.2　設置基本屬性和事件　367

11.5.3　在應用中使用前端JS代碼　370

本章小結　372

課後習題　372

第 12章　OpenHarmony高級技術　373

12.1　NAPI的使用　373

12.1.1　應用架構　373

12.1.2　編譯架構　374

12.1.3　開發流程　374

12.1.4　應用示例　374

12.2　Native XComponent組件的使用　378

12.2.1　界面設計　378

12.2.2　ArkTS側方法的調用　379

12.2.3　渲染功能實現　380

12.2.4　使用NAPI實現觸摸事件回調函數　385

12.2.5　使用NAPI將C++方法傳遞給ArkTS　386

12.2.6　釋放相關資源　388

12.2.7　註冊與編譯　389

12.3　AI開發　391

12.3.1　MindSpore Lite簡介　391

12.3.2　MindSpore Lite JS API的使用　392

12.3.3　MindSpore Lite Native API的使用　393

12.4　性能分析工具　397

12.4.1　查看CPU占用情況　398

12.4.2　查看內存占用情況　399

12.5　應用測試　399

12.5.1　實現原理　400

12.5.2　編寫測試腳本　400

12.5.3　執行測試腳本　402

本章小結　403

課後習題　403

第 13章　OpenHarmony開發實戰進階　404

13.1　需求分析　404

13.2　概要設計　405

13.2.1　健康生活應用部署結構　405

13.2.2　健康生活應用總體框架　405

13.2.3　登錄與註冊模塊　406

13.2.4　任務創建與編輯模塊　407

13.2.5　任務打卡模塊　407

13.2.6　成就管理模塊　408

13.3　詳細設計　408

13.3.1　類圖設計　408

13.3.2　數據庫設計　410

13.4　代碼開發　412

13.4.1　應用主頁面　412

13.4.2　任務創建與編輯　418

13.4.3　任務列表與打卡　424

13.4.4　任務提醒　427

13.4.5　數據庫訪問　429