HarmonyOS:应用程序框架基础

一、应用程序包概述

在基于Stage模型开发应用之前,开发者需要了解应用的设计机制、应用程序包结构等基础知识。

应用程序框架概述图如下

1.1 应用与应用程序包

用户应用程序泛指运行在设备的操作系统之上,为用户提供特定服务的程序,简称"应用"。一个应用所对应的软件包文件,称为"应用程序包"。

当前系统提供了应用程序包开发、安装、查询、更新、卸载的管理机制,便于开发者开发和管理应用。同时,系统还屏蔽了不同的芯片平台的差异(包括x86/ARM,32位/64位等),应用程序包在不同的芯片平台都能够安装运行,这使得开发者可以聚焦于应用的功能实现。

1.2 应用的多Module设计机制

  • 支持模块化开发: 一个应用通常会包含多种功能,将不同的功能特性按模块来划分和管理是一种良好的设计方式。在开发过程中,我们可以将每个功能模块作为一个独立的Module进行开发,Module中可以包含源代码、资源文件、第三方库、配置文件等,每一个Module可以独立编译,实现特定的功能。这种模块化、松耦合的应用管理方式有助于应用的开发、维护与扩展。
  • 支持多设备适配: 一个应用往往需要适配多种设备类型,在采用多Module设计的应用中,每个Module都会标注所支持的设备类型。有些Module支持全部类型的设备,有些Module只支持某一种或几种类型的设备(比如平板),那么在应用市场分发应用包时,也能够根据设备类型做精准的筛选和匹配,从而将不同的包合理的组合和部署到对应的设备上。

1.3 Module类型

Module按照使用场景可以分为两种类型:

  • Ability类型的Module : 用于实现应用的功能和特性。每一个Ability类型的Module编译后,会生成一个以.hap为后缀的文件,我们称其为HAP(Harmony Ability Package)包。HAP包可以独立安装和运行,是应用安装的基本单位,一个应用中可以包含一个或多个HAP包,具体包含如下两种类型。
    • entry类型的Module:应用的主模块,包含应用的入口界面、入口图标和主功能特性,编译后生成entry类型的HAP。每一个应用分发到同一类型的设备上的应用程序包,只能包含唯一一个entry类型的HAP。
    • feature类型的Module:应用的动态特性模块,编译后生成feature类型的HAP。一个应用中可以包含一个或多个feature类型的HAP,也可以不包含。
  • Library类型的Module : 用于实现代码和资源的共享。同一个Library类型的Module可以被其他的Module多次引用,合理地使用该类型的Module,能够降低开发和维护成本。Library类型的Module分为Static和Shared两种类型,编译后会生成共享包。
    • Static Library:静态共享库。编译后会生成一个以.har为后缀的文件,即静态共享包HAR(Harmony Archive)。
    • Shared Library:动态共享库。编译后会生成一个以.hsp为后缀的文件,即动态共享包HSP(Harmony Shared Package)。
      说明 实际上,Shared Library编译后除了会生成一个.hsp文件,还会生成一个.har文件。这个.har文件中包含了HSP对外导出的接口,应用中的其他模块需要通过.har文件来引用HSP的功能。为了表述方便,我们通常认为Shared Library编译后生成HSP。

HAR与HSP两种共享包的主要区别体现在:

共享包类型 编译和运行方式 发布和引用方式
HAR HAR中的代码和资源跟随使用方编译,如果有多个使用方,它们的编译产物中会存在多份相同拷贝。注意:编译HAR时,建议开启混淆能力,保护代码资产。 HAR除了支持应用内引用,还可以独立打包发布,供其他应用引用。
HSP HSP中的代码和资源可以独立编译,运行时在一个进程中代码也只会存在一份。 HSP一般随应用进行打包,当前支持应用内和集成态HSP。应用内HSP只支持应用内引用,集成态HSP支持发布到ohpm私仓和跨应用引用。

HAR和HSP在APP包中的形态示意图

二、Stage模型应用程序包结构

2.1 开发态包结构

在DevEco Studio上创建一个项目工程,并尝试创建多个不同类型的Module。根据实际工程中的目录对照下面内容进行学习,可以有助于理解开发态的应用程序结构。

2.2 工程目录结构

2.2.1 文件类型
2.2.2 ArkTS源码文件

2.2.3 应用级配置文件
2.2.4 模块级配置文件
2.2.5 工程目录配置文件
2.2.6 资源文件

三、工程结构主要包含的文件类型及用途

说明

  • AppScope目录由DevEco Studio自动生成,不可更改。
  • Module目录名称可以由DevEco Studio自动生成(比如entry、library等),也可以自定义。为了便于说明,下表中统一采用Module_name表示。
文件类型 说明
配置文件 包括应用级配置信息、以及Module级配置信息: - AppScope > app.json5app.json5配置文件,用于声明应用的全局配置信息,比如应用Bundle名称、应用名称、应用图标、应用版本号等。 - Module_name > src > main > module.json5module.json5配置文件,用于声明Module基本信息、支持的设备类型、所含的组件信息、运行所需申请的权限等。
ArkTS源码文件 Module_name > src > main > ets:用于存放Module的ArkTS源码文件(.ets文件)。
资源文件 包括应用级资源文件、以及Module级资源文件,支持图形、多媒体、字符串、布局文件等,详见资源分类与访问。 - AppScope > resources :用于存放应用需要用到的资源文件。 - Module_name > src > main > resources :用于存放该Module需要用到的资源文件。
其他配置文件 用于编译构建,包括构建配置文件、编译构建任务脚本、混淆规则文件、依赖的共享包信息等。 - build-profile.json5 :工程级或Module级的构建配置文件,包括应用签名、产品配置等。 - hvigorfile.ts :应用级或Module级的编译构建任务脚本,开发者可以自定义编译构建工具版本、控制构建行为的配置参数。 - obfuscation-rules.txt :混淆规则文件。混淆开启后,在使用Release模式进行编译时,会对代码进行编译、混淆及压缩处理,保护代码资产。 - oh-package.json5:用于存放依赖库的信息,包括所依赖的三方库和共享包。

四、编译态包结构

不同类型的Module编译后会生成对应的HAP、HAR、HSP等文件,开发态视图与编译态视图的对照关系如下:
开发态与编译态的工程结构视图
从开发态到编译态,Module中的文件会发生如下变更:

  • ets目录:ArkTS源码编译生成.abc文件。
  • resources目录:AppScope目录下的资源文件会合入到Module下面资源目录中,如果两个目录下存在重名文件,编译打包后只会保留AppScope目录下的资源文件。
  • module配置文件:AppScope目录下的app.json5文件字段会合入到Module下面的module.json5文件之中,编译后生成HAP或HSP最终的module.json文件。
    说明 在编译HAP和HSP时,会把他们所依赖的HAR直接编译到HAP和HSP中。

五、发布态包结构

每个应用中至少包含一个.hap文件,可能包含若干个.hsp文件、也可能不含,一个应用中的所有.hap与.hsp文件合在一起称为Bundle,其对应的bundleName是应用的唯一标识(详见app.json5配置文件中的bundleName标签)。

当应用发布上架到应用市场时,需要将Bundle打包为一个.app后缀的文件用于上架,这个.app文件称为**App Pack**(Application Package),与此同时,DevEco Studio工具自动会生成一个**pack.info**文件。pack.info文件描述了App Pack中每个HAP和HSP的属性,包含APP中的bundleName和versionCode信息、以及Module中的name、type和abilities等信息。
说明

  • App Pack是发布上架到应用市场的基本单元,但是不能在设备上直接安装和运行。
  • 在应用签名、云端分发、端侧安装时,都是以HAP/HSP为单位进行签名、分发和安装的。
    编译发布与上架部署流程图

六、选择合适的包类型

HAP、HAR、HSP三者的功能和使用场景总结对比如下:

Module类型 包类型 说明
Ability HAP 应用的功能模块,可以独立安装和运行,必须包含一个entry类型的HAP,可选包含一个或多个feature类型的HAP。
Static Library HAR 静态共享包,编译态复用。 - 支持应用内共享,也可以发布后供其他应用使用。 - 作为二方库,发布到OHPM私仓,供公司内部其他应用使用。 - 作为三方库,发布到OHPM中心仓,供其他应用使用。 - 多包(HAP/HSP)引用相同的HAR时,会造成多包间代码和资源的重复拷贝,从而导致应用包膨大。 - 注意:编译HAR时,建议开启混淆能力,保护代码资产。
Shared Library HSP 动态共享包,运行时复用。 - 当前仅支持应用内共享。 - 当多包(HAP/HSP)同时引用同一个共享包时,采用HSP替代HAR,可以避免HAR造成的多包间代码和资源的重复拷贝,从而减小应用包大小。

HAP、HSP、HAR支持的规格对比如下,其中"√"表示是,"×"表示否。

开发者可以根据实际场景所需的能力,选择相应类型的包进行开发。

规格 HAP HAR HSP
支持在配置文件中声明UIAbility组件与ExtensionAbility组件 × ×
支持在配置文件中声明pages页面 ×
支持包含资源文件与.so文件
支持依赖其他HAR文件
支持依赖其他HSP文件
支持在设备上独立安装运行 × ×

说明

  • HAR虽然不支持在配置文件中声明pages页面,但是可以包含pages页面,并通过命名路由的方式进行跳转。
  • 由于HSP仅支持应用内共享,如果HAR依赖了HSP,则该HAR文件仅支持应用内共享,不支持发布到二方仓或三方仓供其他应用使用,否则会导致编译失败。
  • HAR和HSP均不支持循环依赖,也不支持依赖传递。
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