HarmonyOS：可分可合，自由流转

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一、自由流转的定义和体验

自由流转加上多设备就容易理解了。多设备的自由流转。

1、多设备的交互场景，按照时间的串、并行分为以下两种情况：

（1）、串行交互：指用户相继使用多个设备，此类交互场景要求具备较高的连续性和一致性。

连续性：指当用户从一个设备转向两个设备的时候，最新的操作状态应当是继续保留的，未被中断的。

一致性：指当用户在使用手机、手表、大屏等不同设备等时候，交互方式与基础视觉元素应当是一致的。例如：多指手势、控件样式等。这里的一致并不等同于相同，由于设备的屏幕尺寸、形态的不同，视觉元素可以进行适配调整。

（2）、并行交互：指用户同时使用多个设备，此类交互场景要求具备较高的并发性、协作性和互补性。

并发性：指的是某一业务在多个设备同时呈现。

协作性：指的是多个设备彼此交互协调完成一项任务。

互补性：指的是利用设备的本身形态差异完成一项任务。

2、对于并行交互与串行交互两者典型场景，HarmonyOS分布式运行环境分别提供了与之对应的基础能力。跨端迁移、多端协同统称为“自由流转”。

（1）、串行交互：相继使用（Sequential），跨端迁移。

（2）、并行交互：同时使用（Simultaneous），多端协同。

3、跨端迁移：指将一个软件实体，从一台设备转移到另外一台设备上运行。可以理解为用户使用应用的情境发生变化时，例如从室内走到户外、从办公室到车上等。之前使用的设备，可能已经不适合继续当前的任务，或者周围有更合适的设备，此时可以选择使用新的设备来继续当前的任务。比如本例：在观完展之后在去公司的车上，用手机编辑备忘录写下观展心得，然后到办公室后，切换为2in1设备，继续完成稿件的复杂处理，如插入图片，编辑文本格式等。这个特性最直观的价值就是可以自由地在多个设备之间流转，为用户带来无缝的体验。也为开发者带来更多的入口和流量。

4、多端协同：多端协同涉及的情况有并发、协作、互补。

（1）、多端协同-并发：主要就是镜像相同的内容到不同的显示屏幕。这里有几种情况：一种是使用窗口方式占用屏幕的一部分内容。一种是自适应布局展示。还有一种是全屏复制展示。全屏复制展示的实例：手机上播放的视频投到智慧屏上继续播放，这个特性的价值是专业的设备做专业的事。将音频、视频投播到其他设备上。给用户带来更好的感官体验。

（2）、多端协同-协作：指运行在多个物理设备上的软件彼此协作完成一项任务，通过充分发挥每种设备的优势能力，比如智慧屏的显示能力，手机输入输出能力等。为用户提供更好的体验。剪切板使用非常频繁，将复制粘贴这个动作扩展到了多设备上。在一个设备上复制，可以直接在其他设备上粘贴，复用本机的人机交互，实现数据、文件的跨设备转移。

（3）、多端协同-互补：通过延展或者遥控来充分发挥每种设备的优势能力。如手机的拍照能力，手写板的输入能力等。如跨端拍照场景，用户在2in1设备中拍照不方便，可以在本端应用界面操作，唤醒手机设备的相机来拍摄所需的素材。拍摄的照片会快速地回传到2in1设备中，来帮助丰富自己的文档。

二、自由流转应用开发的挑战

1、连接步骤、数据互通、交互协同遇到困难：挑战1是连接复杂，近场设备之间的互联互通挑战，相比计算总线是硬件总线，能力是确定并且稳定的，而近场通信是无线连接，其质量依赖无线通信能力，带宽受限，易受干扰。不同的终端蓝牙、Wi-Fi、芯片不同，不同厂商的芯片、驱动、协议版本不同，环境差异对通信的影响不同，如：蓝牙是直线传播好，空阔的客厅传播好，而拥挤的厨房和阳台则传播不好。芯片、协议、环境、兼容性等不可控的因素下，如何通过软件定义通信，保证近场设备的互联互通是核心的挑战。其次数据难以互通，如何从设备A访问设备B的数据，多设备协同操作时，如何知道数据在哪台设备的哪个应用上，还有不同的设备类型意味着不同的传感能力、硬件能力、屏幕尺寸。还有设备的硬件能力差异。如小设备没有摄像头、NFC等。设备间的能力导致难以协同。

2、挑战2：基于传统操作系统开发跨设备交互的应用程序时，需要开发者自行解决设备发现、设备认证、设备连接、数据同步等技术难题，还要考虑不同的设备是否支持某些硬件能力，不但开发成本高，还存在安全隐私、兼容性、性能等诸多问题。

三、自由流转应用开发框架

1、单机应用开发模型：依赖应用之间互相通信去完成发现、连接、传输与数据的互通，而这一部分工作往往是需要开发者去考虑的。

2、HarmonyOS中的应用开发模型，为开发者提供了基础的分布式框架能力，下图列出了主要的几个部分：

（1）、分布式软总线：解决多设备发现、连接、组网痛点。

（2）、分布式数据：提供跨设备数据访问能力。

（3）、分布式硬件：提供跨设备硬件共享访问能力。

（4）、分布式任务调度：提供应用跨端迁移、多端协同能力。

依靠这些关键部分，让各类智能设备构成一个超级终端设备。将复杂的发现、连接、传输、安全等都交给系统。对于上层应用只需要简单的配置接口调用，就能进行多设备间的数据交互。

 3、分布式软总线技术架构：分布式软总线通过协议货架和软硬协同，屏蔽各种设备的协议差别，提供高吞吐、低时延、高可靠、安全可信的通信通道。克服无线通信不可靠、不稳定的挑战。为开发者提供接近本地化访问效果的通信能力。总线中枢模块负责解析命令完成设备间发现和连接，通过任务和数据两条总线，实现设备间文件传输、消息传输等功能。分布式软总线从逻辑架构上分为四大组成部分：（1）、发现：（2）、连接（3）、组网（4）、传输。四大模块，在整个软总线业务逻辑中分工合作，通过构筑分布式通信框架，达成多设备互联互通的目标。

4、分布式软总线核心技术：主要是自动发现和异构网络组网。

（1）、自动发现设备：是指实现用户零等待的自发现体验，可信设备自动发现无需等待，自动安全连接，无需任何用户操作。

（2）、异构网络组网：可以很好解决设备间不同协议如何交互的问题，蓝牙和Wi-Fi混合组网，自动构建一个逻辑全连接网络，解决设备间不同协议交互的问题。

5、分布式数据管理：解决跨端数据共享的问题。基于分布式软总线的能力，实现应用程序数据和用户数据的分布式管理。用户数据不再与单一的物理设备绑定，业务逻辑和数据存储分离，跨设备的数据处理如同本地数据处理一样方便快捷。让开发者能够轻松实现全场景多设备下的数据存储、共享和访问。

6、分布式数据管理：核心技术包括分布式数据库和分布式数据对象。根据跨设备同步数据生命周期的不同，可以分为持久数据生命周期比较长，需要保存到存储到数据库中，根据数据关系和特点，可以选择关系型数据库或者键值型数据库，临时数据生命周期比较短，通常保存在内存中，比如游戏应用产生的过程数据，建议使用分布式数据对象。

7、分布式硬件：解决跨端硬件共享问题。在传统操作系统中，设备之间互相独立，单设备虽然硬件外设资源丰富，但是归属于各个设备，应用层实现设备间硬件资源调用成本高，应用间能力难以复用。分布式硬件打破单一设备的硬件边界，能够将硬件设备化整为零，形成超级终端硬件资源池，供多个设备共享使用，真正达到软件定义硬件。设备间实现系统级融合并灵活按需适应不同场景的目的。对于开发者而言，只需要一套API实现本地和跨设备硬件查询调用。应用可以更加专注于业务创新，而无需关注底层细节。

8、分布式任务调度：基于分布式软总线、包管理、设备管理等技术特性。提供应用跨端迁移、多端协同的能力。分布式任务调度的核心能力包括：场景感知、迁移调度、协同调度、数据迁移。

（1）、场景感知：综合感知、空间、身份、设备等信息，为服务随人走提供决策基础。

（2）、迁移调度：提供跨设备迁移通知、原生迁移框架，帮助开发者快速开发迁移应用。

（3）、协同调度：提供跨设备拉起、绑定的主动能力，系统自行协同能力，管理协同关系，帮助开发者快速构建应用协同业务。

（4）、数据迁移：提供框架化的数据迁移传输接口，支持应用按需使用接口传输数据。

9、系统抽象和交互逻辑。

结合上述介绍的分布式应用开发框架设计的关键核心技术，进行简单的系统抽象。分布式软总线作为HarmonyOS系统的互联底座，提供快速发现、无感连接、稳定组网、极速传输这些关键技术。基于分布式软总线实现数据的分布式管理，让数据为多个设备共建共享。分布式硬件让硬件资源池化，完成多设备的硬件资源的共享，各个设备被分布式系统统一起来成为一个超级终端。上层应用只需简单的开发就能完成多设备的迁移和协同。

由此对于开发者而言，更关注自由流转具体的应用开发框架。

（1）、跨端迁移：开发者需要完成UIAbility、界面与对应的状态数据，包括UI界面、数据对象、文件等应用数据。从源端迁移到对端。

（2）、多端协同：开发者需要关注UIAbility间的异步消息通道，以及通过分布式共享对象去完成各个设备正在协同的UIAbility间的数据实时共享。

四、自由流转应用开发

以跨端迁移的应用开发示例进行讲解。多端协同的部分可以参考对应的指南。

1、以跨端迁移的运作机制：有两个设备A和设备B，分别为源端，也就是用户当前使用的设备，对端也就是当前任务迁移后使用的设备端。

（1）、首先在源端，通过UIAbility中的onContinue回调，开发者可以保存待接续的业务数据，例如：在浏览器应用中完成跨端迁移，开发者只需要使用onContinue回调，保存页面URL等业务内容，而系统将自动保存页面状态，如当前浏览进度，

（2）、分布式框架提供了跨设备应用界面：页面栈，以及业务数据等保存和恢复机制，它负责将数据从源端发送到对端，最后在对端同一UIAbility，可以通过onCreate/onNewWant接口来恢复业务数据，接续时会用到的主要接口，也就是onContinue和onCreate/onNewWant。

 2、开发步骤一：为应用配置基础迁移能力。

（1）、首先需要为应用配置基础的迁移功能，在entry/src/main/module.json5配置文件中配置continuable标签，continuable : true表示支持迁移，false表示不支持，默认为false。配置为false，将被系统识别为无法迁移。

（2）、指定启动模式，跨端迁移为单实例模式与多实例模式提供了不同的迁移接口，因此需要为应用配置启动模式，如果需要使用单实例启动模式，将配置文件中的abilities下的launchType标签配置为singlenton，配置为单实例模式。冷启动场景使用onCreate实现，热启动场景使用onNewWant实现。

（3）、为允许不同设备间的数据交换，应用需要配置分布式数据同步的权限，在requestPermissions下增加对应的权限声明ohos.permission.DISTRIBUTED_DATASYNC，因为分布式数据同步权限的权限类型为user_grant，该类型权限不仅需要在应用中申请权限，还需要在应用动态运行时，通过发送弹窗的方式请求用户授权，在用户主动授权后，应用才会真正获得对应的权限。

3、开发步骤二：应用动态运行时申请用户授权。

下面这个例子，在onCreate中申请用户授权。首选检查授权状态，如果未获得授权，就以弹窗的方式向用户申请权限。

4、开发步骤三：实现简单的接口

在源端onContinue函数中可以进行兼容性检验，根据检验结果返回迁移结果，这里为了让开发者快速入门，直接返回同意迁移。然后在对端接口的onCreate函数中触发页面恢复，

5、编码效果展示：

双端设备都已经设置好了基本的前提条件，并安装好了案例应用。

接着打开手机端的应用，此时平板端Dock栏，即右下角应用出现了对应的接续图标。

再切换到平板设备，打开应用，会发现手机端应用退出。

6、分布式数据传输。

上面已经完成了迁移应用开发框架，下面介绍如何迁移。

应用迁移的开发关键是数据迁移，在进行应用迁移开发设计的时候，需要先分析业务数据模型，采用合适的数据同步能力，达到最佳的体验。应用数据主要包括：

（1）、页面数据：优先使用分布式任务调度迁移框架进行迁移。如：通过支持迁移的组件进行数据迁移，通过配置项设置进行页面栈迁移。

（2）、业务数据：根据业务数据模型采用合适的数据同步能力。如：通过want参数传递应用数据状态，通过分布式数据对象迁移内存数据，通过分布式文件迁移文件数据。以邮件流转案例进行分析：应用迁移状态适合使用want参数传输，收件人、发件人、主体和邮件内容，这些数据适合使用分布式数据对象，而邮件内容适合使用分布式文件来迁移。

7、对分布式数据迁移的场景逐一介绍。

（1）、场景一：使用组件迁移数据。这种场景适用于使用了支持自动迁移的组件。如：List、Grid、Scroll、WaterFlow，并且希望这个组件的数据能够在多设备间保持一致，具体的开发方式就是给自动迁移的组件设置restoreId。传入一个number类的数字，不同的组件需要配置不同的restoreId，这样就能完成自动迁移。

（2）、场景二：页面栈迁移。系统默认迁移页面栈，如果不希望迁移页面栈，可以设置为false，无论是否需要迁移页面栈，在对端端onCreate函数中，只要是迁移的场景就要主动触发页面恢复。

（3）、场景三：少量状态数据迁移。一般是小于100KB的状态数据，例如分布式邮件中有一个sessionId的数据，用于传输内存数据时使用，多个设备间的对象，设置为同一个sessionId才能自动同步数据。首先需要实现源端onContinue接口中保存迁移数据，开发者可以将要迁移的数据通过键值对的方式保存在want参数中，在对端onCreate端时候，判断是否迁移场景，如果是迁移，进行迁移数据恢复，这样就完成了少量状态数据的迁移。

（4）、场景四：内存数据迁移。这种场景适用于临时数据，生命周期较短，通常保存在内存数据中，可以封装成一个对象，使用分布式数据对象的方式进行迁移。 

场景四-步骤1：创建分布式数据对象。在该场景中，需要在onWindowStageCreate的时候，创建一个分布式数据对象。

场景四-步骤2：向分布式数据对象写。在onContinue回调中设置sessionId，当可信组网中有多个设备时，多个设备间的对象如果设置为同一个sessionId就能自动同步。然后将数据保存到分布式对象中。对象数据保存成功后，当应用存在时不会释放数据，当应用退出后重新进入应用时恢复，这里需要注意的是，数据保存完之后，必须要调用save触发对象同步。下图最后还有一个上文讲到的，通过want的参数传递sectionId的例子。

场景四-步骤3：从分布式数据对象读。在onCreate回调中，先拿到传递过来的sessionId，然后对分布式数据对象的变化进行监听，具体的changeCall函数实现可以参考本文最后的示例。然后与拿到的sessionId绑定，最后从分布式数据对象中恢复数据。

（5）、场景五：使用分布式文件传输数据。当进行应用继续开发时，传输的文件大小超过了100KB，这个时候就需要使用分布式文件系统来进行迁移。分布式文件系统为应用提供了跨设备文件访问的能力，多个设备安装了同一个应用时，通过基础文件接口，可跨设备读写其他设备该应用分布式文件路径下的文件。如：多设备流转场景，设备组网互联之后，源端的应用可访问对端同应用分布式路径下的文件，当期望应用文件被其他设备访问时，只需要将文件移动到分布式文件路径即可。

场景五-步骤1：向分布式写文件。在源端将文件数据写入分布式文件路径，写完后关闭文件流。

场景五-步骤2： 从分布式文件读。在对端端分布式文件路径下，读取对应的文件数据，读取完毕后关闭文件流。

8、总结：

源码下载：DistributedMail.zip