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周末在家休息，女朋友在刷朋友圈，突然她問我：

鴻蒙OS回顧

2019年8月9日華為開發(fā)者大會上，華為消費(fèi)者業(yè)務(wù)CEO余承東正式宣布發(fā)布自有操作系統(tǒng)鴻蒙，內(nèi)核為Linux內(nèi)核、鴻蒙微內(nèi)核和LiteOS。未來將擺脫Linux內(nèi)核和LiteOS，只有鴻蒙微內(nèi)核。

鴻蒙（英語：Harmony OS，開發(fā)代號Ark）是華為自2012年開發(fā)的一款可能兼容Android app的跨平臺操作系統(tǒng)。

圖：鴻蒙OS的四大技術(shù)特性

1．分布式架構(gòu)首次用于終端OS，實(shí)現(xiàn)跨終端無縫協(xié)同體驗(yàn)?

2. 確定時(shí)延引擎和高性能IPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)天生流暢?

3. 基于微內(nèi)核架構(gòu)重塑終端設(shè)備可信安全?

4. 通過統(tǒng)一IDE支撐一次開發(fā)，多端部署，實(shí)現(xiàn)跨終端生態(tài)共享

什么是跨平臺

在以前，平臺 ≈ 操作系統(tǒng)。所以，傳統(tǒng)意義上的跨平臺即不依賴于操作系統(tǒng)，也不依賴硬件環(huán)境。一個操作系統(tǒng)下開發(fā)的應(yīng)用，放到另一個操作系統(tǒng)下依然可以運(yùn)行。

但是隨著科技的發(fā)展，平臺 ≈ 操作系統(tǒng)已經(jīng)不成立了，就像華為推出的鴻蒙OS，他可以支持到多種多樣的設(shè)備，如手機(jī)、手表、電腦、汽車、智能家居設(shè)備等。

所以，今天我們談的跨平臺，指的是跨設(shè)備。即平臺 ≈ 設(shè)備

所以，華為希望鴻蒙OS可以運(yùn)行在各種各樣的設(shè)備上，所以，鴻蒙OS必然需要具備跨平臺的能力。

而且，鴻蒙想要做的不僅僅是操作系統(tǒng)可以跨平臺，更重要的是要讓用戶和開發(fā)者真正的感受到跨平臺。

所以，跨平臺操作系統(tǒng)鴻蒙的目的是：使開發(fā)者能夠聚焦自身業(yè)務(wù)邏輯，像開發(fā)同一終端一樣開發(fā)跨終端分布式應(yīng)用，也使最終消費(fèi)者享受到強(qiáng)大的跨終端業(yè)務(wù)協(xié)同能力為各使用場景帶來的無縫體驗(yàn)。

Java實(shí)現(xiàn)跨平臺

先來說說Java是如何實(shí)現(xiàn)跨平臺的。

Java對于跨平臺的支持，就像對安全性和網(wǎng)絡(luò)移動性的支持一樣，是分布在整個Java體系結(jié)構(gòu)中的。其中扮演者重要的角色的有Java語言規(guī)范、Class文件、Java虛擬機(jī)（JVM）等。

首先，在Java語言規(guī)范中，規(guī)定了Java語言中基本數(shù)據(jù)類型的取值范圍和行為。其次，所有Java文件要編譯成統(tǒng)一的Class文件。最后，通過Java虛擬機(jī)將Class文件轉(zhuǎn)成對應(yīng)平臺的二進(jìn)制文件。

Java的平臺無關(guān)性是建立在Java虛擬機(jī)的平臺有關(guān)性基礎(chǔ)之上的，是因?yàn)镴ava虛擬機(jī)屏蔽了底層操作系統(tǒng)和硬件的差異。

想要運(yùn)行一段Java代碼，要經(jīng)過多個步驟，將Java源代碼轉(zhuǎn)換成機(jī)器可以執(zhí)行的機(jī)器代碼，這個過程主要由虛擬機(jī)來完成。

在著名的HotSpot虛擬機(jī)中，主要有解釋執(zhí)行和即時(shí)編譯兩種形式：

• 解釋執(zhí)行

  • 逐條將字節(jié)碼翻譯成機(jī)器碼并執(zhí)行

• 即時(shí)編譯（Just-in-time ，JIT）

  • 將一個方法中包含的所有字節(jié)碼編譯成機(jī)器碼后再執(zhí)行。

HotSpot 默認(rèn)采用混合模式，綜合了解釋執(zhí)行和即時(shí)編譯兩者的優(yōu)點(diǎn)。它會先解釋執(zhí)行字節(jié)碼，而后將其中反復(fù)執(zhí)行的熱點(diǎn)代碼（熱點(diǎn)檢測），以方法為單位進(jìn)行即時(shí)編譯。

Android實(shí)現(xiàn)跨平臺

Android其實(shí)基于Java語言的，所以同理，想要運(yùn)行一段Android代碼，也要經(jīng)過多個步驟，將Android源代碼轉(zhuǎn)換成機(jī)器可以執(zhí)行的機(jī)器代碼。

但是這個轉(zhuǎn)換過程在Android的不同版本中實(shí)現(xiàn)不盡相同：

Android 1.0（2008 年）：采用一個名為 Dalvik 的虛擬機(jī)，并且集成了一個解釋器。當(dāng) App 運(yùn)行時(shí)，就會調(diào)用這個解釋器，對代碼進(jìn)行逐句解釋，速度很慢。

Android 2.2（2010 年）：引入 JIT（Just In Time）即時(shí)編譯機(jī)制，當(dāng) App 運(yùn)行時(shí)，會將用戶經(jīng)常使用的功能編譯為機(jī)器能直接執(zhí)行的 010101 機(jī)器碼，不用一句一句地去翻譯。當(dāng)出現(xiàn)不常用的功能時(shí)，再調(diào)用解釋器來翻譯；這樣速度加快，但每次啟動 App 都要重新編譯一次，不能一勞永逸。

Android 5.0（2014 年 10 月）：將虛擬機(jī) Dalvik 換成 ART（Android Run Time），將 JIT 的編譯器替換成 AOT（Ahead of Time）。如此，App 在下載后安裝到手機(jī)上時(shí)同時(shí)把能編譯的代碼先編譯成機(jī)器聽得懂的 101010；剩下不太好翻譯的代碼，就在用戶使用時(shí)再叫醒解釋器來翻譯。如此，不用每次打開 App 都需要編譯，但安裝 App 的時(shí)間有點(diǎn)長，而且占用手機(jī)空間。

Android 7.0（2016 年）：采用混合編譯機(jī)制，安裝時(shí)先不編譯中間代碼，而是在用戶空閑時(shí)將能夠編譯成機(jī)器碼的那部分代碼，通過 AOT 編譯器先靜態(tài)編譯了。如果 AOT 還沒來得及編譯或者不能編譯，再調(diào)用 JIT+ 解釋器。這種機(jī)制，相當(dāng)于用時(shí)間換空間，既縮短了用戶安裝 APP 的等待時(shí)間，又將虛擬機(jī)里編譯器和解釋器能做的優(yōu)化提升到最大效率了。

Android編譯的問題

可以看到，從2008年的Android 1.0開始，Android在編譯優(yōu)化上面在一直下功夫。

當(dāng)前的 Android 采用的是解釋執(zhí)行 + JIT + AOT 的綜合模式，在 空間占用+安裝速度+運(yùn)行速度 上已經(jīng)達(dá)到了一個很好的平衡。

但是Android的編譯問題一直被詬病。盡管在后續(xù)的Android 8.0 上改進(jìn)了解釋器，解釋模式執(zhí)行效率大幅提升；Android 10.0 上提供了預(yù)先放置熱點(diǎn)代碼的方式，應(yīng)用在安裝的時(shí)候就能知道常用代碼會被提前編譯。

但是，目前來看，無論如何，Android都沒能擺脫這樣一個前提：即應(yīng)用在被打包成 APK 的時(shí)候，采用的還是 Java 代碼。換句話說，在 APK 變成用戶可應(yīng)用的過程中，還經(jīng)歷了一個在 Android 系統(tǒng)內(nèi)部的編譯過程，這是一個繞不過的坎。

鴻蒙實(shí)現(xiàn)跨平臺

那么，鴻蒙OS的代碼編譯是怎么樣的呢？他又是如何解決跨平臺的問題的呢？

從上圖中可以看到，在鴻蒙OS架構(gòu)中，方舟編譯器和多終端開發(fā)IDE扮演著重要的位置。

跨平臺有一個最大的挑戰(zhàn)，那就是各個平臺的適配問題，尤其是目前各種設(shè)備類型越來越多，如何將同一個應(yīng)用，在手機(jī)、手表、汽車、電視上面都可以適配的展示呢？這就是多終端開發(fā)IDE所做的事情。

使用華為提供的多終端IDE，多語言統(tǒng)一編譯，分布式架構(gòu)Kit提供屏幕布局控件以及交互的自動適配，支持控件拖拽，面向預(yù)覽的可視化編程，從而使開發(fā)者可以基于同一工程高效構(gòu)建多端自動運(yùn)行App，實(shí)現(xiàn)真正的一次開發(fā)，多端部署，在跨設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)共享生態(tài)。

上圖就是華為提供的IDE，在里面可以通過圖形化界面拖拽控件，并且IDE可以幫助自動適配各種終端設(shè)備。

有了IDE，開發(fā)可以方便的開發(fā)一套代碼，這樣可以自動適配到各種設(shè)備中，但是各種設(shè)備所執(zhí)行的機(jī)器指令是不一樣的，如何把這一套代碼分別編譯成各個設(shè)備需要的機(jī)器指令呢？

Android設(shè)備是由不同設(shè)備上內(nèi)置的虛擬機(jī)進(jìn)行編譯的，所以編譯之前就知道這個設(shè)備具體是什么了，那么，鴻蒙OS是怎么做的呢？這就是方舟編譯器所干的事情了。

華為方舟編譯器是首個取代Android虛擬機(jī)模式的靜態(tài)編譯器，可供開發(fā)者在開發(fā)環(huán)境中一次性將高級語言編譯為機(jī)器碼。此外，方舟編譯器未來將支持多語言統(tǒng)一編譯，可大幅提高開發(fā)效率。

Android之所以"慢"，是因?yàn)樗木幾g過程是在終端進(jìn)行的，也就是說需要在用戶的手機(jī)上，通過虛擬機(jī)進(jìn)行編譯成可執(zhí)行的機(jī)器代碼。

而鴻蒙OS使用的方舟編譯器，可以將高級語言（Java）直接變成機(jī)器碼，從而繞過了虛擬機(jī)。并且這個編譯過程并不是在用戶的手機(jī)上完成的，而是在應(yīng)用開發(fā)階段就完成了。

通過方舟編譯器，開發(fā)者的應(yīng)用在下載之前就已經(jīng)轉(zhuǎn)化成為機(jī)器可以識別的代碼，因而可以在手機(jī)上快速安裝、啟動和運(yùn)行，而無需在經(jīng)過 VM 的編譯——某種程度上，方舟編譯器是將編譯過程提前到應(yīng)用開發(fā)階段，從而大幅度減少了智能手機(jī)和操作系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)擔(dān)。

華為官方介紹，方舟編譯器是首家完全替代語言虛擬機(jī)的靜態(tài)編譯器，完全不需要解釋器。兼顧Java開發(fā)效率和C語言運(yùn)行效率的編譯器。

除了代碼編譯，方舟編譯器也提供了更高效的內(nèi)存機(jī)制，它與 Android 內(nèi)存回收的不同之處在于：

Android 在內(nèi)存回收上采用集中回收機(jī)制，發(fā)聲全局回收時(shí)更需要暫停應(yīng)用，這也是隨機(jī)卡頓的根因之一。而方舟編譯器采用了引用計(jì)數(shù)法來進(jìn)行內(nèi)存的實(shí)時(shí)回收，并且配合使用了專門的消除環(huán)算法（消除對象互相引用帶來的無法回收問題），來避免 GC 集中式回收帶來的系統(tǒng)卡頓。相比 GC，方舟的內(nèi)存回收是實(shí)時(shí)的而非集中式的，且不需要暫停應(yīng)用進(jìn)程，這樣便大大消除了卡頓。

另外，就像JVM其實(shí)也是支持多種語言一樣，華為表示，方舟編譯器未來也會支持更過的開發(fā)語言。換句話說，其他語言的開發(fā)者，日后也能開發(fā)基于鴻蒙OS的應(yīng)用。

參考資料：?

https://www.jishuwen.com/d/2NN3?

https://www.zhihu.com/question/339567108?

https://www.cnbeta.com/articles/tech/876171.htm https://www.cnbeta.com/articles/tech/876919.htm https://juejin.im/post/5cb07000f265da037d4f9be6

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的漫话：如何给女朋友解释鸿蒙OS是怎样实现跨平台的？的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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