HarmonyOS APP《画伴梦工厂》开发第60篇-分布式软总线2.0——多设备协同新范式

第7.15篇：分布式软总线 2.0------多设备协同新范式

难度 ：⭐⭐⭐ 高级

前置知识 ：第 4.4 篇 跨设备分享（systemShare 集成）

涉及源文件 ：products/default/src/main/ets/pages/HarmonyFeaturesPage.ets

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概述

在"画伴梦工厂"中，我们已经在第 4.4 篇中通过 systemShare 实现了基础的跨设备分享------用户可以将创作完成的动画视频一键发送到平板、智慧屏等设备上观看。然而，"分享"本质上是一次性传输：将文件从设备 A 发送到设备 B，传输完成后，两个设备各自为政。

有没有一种能力，可以让设备之间不再是"发完即止"的短暂关系，而是持续协同、实时互动？

这正是 分布式软总线 2.0（Distributed Soft Bus 2.0） 要解决的核心问题。作为 HarmonyOS 7 最底层的通信基础设施，分布式软总线 2.0 将设备间的连接延迟压缩至 8 毫秒以内 ，支持单链路 最多 16 台设备同时协同 ，并通过设备虚拟化技术将每台设备的硬件能力（摄像头、屏幕、扬声器、传感器等）抽象为可共享的资源池。

对于"画伴梦工厂"而言，这意味着------家长可以拿出平板，将平板的摄像头借给手机用于拍摄画作；两个孩子可以在各自的平板上同时绘制同一幅画，实时看到对方的笔触；创作好的动画可以在手机、平板、智慧屏三台设备上同步播放，形成环绕式观影体验。

本文将深入剖析分布式软总线 2.0 的核心架构与技术突破、与第 4.4 篇 systemShare 的本质差异、设备虚拟化与 A2UI 协议的原理，以及如何在项目中落地多设备协同功能。

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一、分布式软总线 2.0：核心指标与技术突破

1.1 关键指标

分布式软总线 2.0 在 HarmonyOS 7（HDC 2026 发布）中完成了从底层到上层的全面重构，核心指标实现了质的飞跃：

指标	HarmonyOS 6	HarmonyOS 7（软总线 2.0）	提升幅度
端到端通信延迟	20~45 ms	≤ 8 ms	75%+ 降低
最大组网设备数	8 台	16 台	2 倍
组网效率	基础	提升 40%	显著
并发传输速率	~80 MB/s	≥ 250 MB/s	3 倍+
设备发现时间	~500 ms	< 200 ms	60%+ 缩短
功耗（同负载）	基准	降低 40%	大幅

这些数字意味着什么？8 毫秒的延迟，人类完全无法感知（一次眨眼约 200 毫秒）。这意味着跨设备的操作可以像操作本地设备一样顺畅------在平板上绘画时，笔触实时同步到手机屏幕，中间隔着 8 毫秒的传输延迟，用户完全感觉不到"延迟"的存在。

1.2 从 HarmonyOS 6 到 7：三大性能跃升

跃升一：更快

从第 4.4 篇我们知道，基于 systemShare 的跨设备分享背后依赖的就是分布式软总线。在 HarmonyOS 6 时代，软总线延迟在 20~45 ms 之间，对于文件传输（如分享视频）已经完全够用。但在 HarmonyOS 7 的软总线 2.0 中，延迟被压到 8 ms 以内，这打开了实时交互的大门------从"传输文件"到"同步操作"。

跃升二：更可靠

软总线 2.0 引入了多链路聚合技术。当设备间同时存在 Wi-Fi、蓝牙、星闪（NearLink）等多条物理链路时，系统会在链路层将它们聚合为一条虚拟通道。即使某一条链路出现干扰或丢包，数据会自动通过其他链路重传，应用层完全无感知。

跃升三：更低功耗

通过引入智能休眠与唤醒机制，软总线 2.0 在待机状态下的功耗相比 HarmonyOS 6 降低了约 40%。后台心跳检测的频率根据设备间的距离和信号质量动态调节------近距离强信号下降低检测频率以省电；远距离弱信号下提高检测频率以保连接。

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二、技术架构：三阶段极速组网

分布式软总线 2.0 的组网流程分为三个阶段，整个流程可在 200 毫秒内完成：

2.1 第一阶段：异构网络融合发现（< 50 ms）

软总线 2.0 同时监听多种物理通道，以最大化发现速度和可靠性：

物理通道	角色	优势
蓝牙 BLE 5.0	低功耗广播设备身份标识	功耗极低，始终在线
Wi-Fi 探测帧	同 AP 设备间快速交换能力信息	延迟低，可携带丰富元数据
星闪（NearLink）	首次碰一碰配对	厘米级空间感知，建立初始信任
NFC	快速触碰配对	零配置，碰触即连

当手机靠近已登录同一华为账号的平板时，软总线通过 BLE 广播携带设备 ID 和公钥指纹。平板接收到广播后，与本地的可信设备列表比对------如果匹配，立即进入下一阶段。

2.2 第二阶段：零感安全认证（< 80 ms）

传统设备配对需要用户输入 PIN 码或点击确认弹窗，体验割裂且繁琐。软总线 2.0 利用设备证书体系实现了零用户交互的自动认证：

1. 预置证书：每台设备出厂时预置唯一设备证书（由华为 PKI 体系签发）
2. 首次绑定：设备登录同一华为账号时，通过安全通道交换公钥并关联用户身份
3. 后续连接：双方直接使用证书进行双向 TLS 握手，完成身份校验

整个认证过程使用国密 SM2/SM4 算法加密传输，通信内容端到端加密。即使攻击者截获了握手数据包，也无法伪造设备身份或解密通信内容。

2.3 第三阶段：最优传输通道协商（< 70 ms）

认证完成后，软总线根据任务类型动态选择最优物理链路：

任务类型	优先通道	带宽	延迟
音频流（实时语音）	星闪 / BLE Audio	2~12 Mbps	< 5 ms
视频投屏（4K）	Wi-Fi 6（6 GHz）	~800 Mbps	~15 ms
实时绘画同步	星闪（低功耗模式）	12 Mbps	< 3 ms
大文件传输	Wi-Fi + 蓝牙聚合	> 1 Gbps	---
传感器数据	星闪（超低功耗）	1~12 Mbps	< 1 ms

若环境变化（如用户离开 Wi-Fi 覆盖区走到户外），软总线可无缝切换至蜂窝网络，保持已建立的会话不中断。这种"多链路冗余 + 动态切换"能力是软总线 2.0 相较于前代的关键升级。

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三、设备虚拟化：硬件能力共享

3.1 虚拟化核心思想

分布式软总线 2.0 最革命性的能力是设备虚拟化（Device Virtualization）。它将每台设备的物理硬件抽象成虚拟资源，通过软总线暴露给网络中的其他设备使用。

┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    虚拟硬件资源池                          │
├─────────────┬─────────────┬─────────────┬───────────────┤
│  手机        │   平板       │   智慧屏     │   手表         │
│  ┌────────┐ │  ┌────────┐ │  ┌────────┐ │  ┌────────┐   │
│  │摄像头   │ │  │屏幕    │ │  │扬声器   │ │  │传感器   │   │
│  │ NPU    │ │  │触控笔  │ │  │显示面板 │ │  │心率计   │   │
│  │ 屏幕   │ │  │摄像头  │ │  │麦克风   │ │  │GPS     │   │
│  │ ...    │ │  │ ...    │ │  │ ...    │ │  │ ...    │   │
│  └────────┘ │  └────────┘ │  └────────┘ │  └────────┘   │
└─────────────┴─────────────┴─────────────┴───────────────┘
         ▲                                               ▲
         │           分布式软总线 2.0                      │
         └───────────────────────────────────────────────┘
                                 │
                    ┌────────────┴────────────┐
                    │   统一虚拟化 API 层        │
                    │  @kit.DistributedKit     │
                    └─────────────────────────┘

3.2 摄像头共享

在"画伴梦工厂"中，一个典型的场景是：家长用手机打开应用，调用平板的后置摄像头来拍摄高质量的儿童画作。

import { distributedCamera } from '@kit.DistributedKit';

// 发现远程摄像头资源
const cameras = await distributedCamera.getRemoteCameraList();
// 返回: [{ deviceId: '平板123', cameraId: 'back_cam', resolution: '48MP' }]

// 获取远程摄像头实例
const remoteCam = await distributedCamera.createRemoteCamera({
  deviceId: '平板123',
  cameraId: 'back_cam'
});

// 将远程摄像头的画面渲染到手机端的 Image 组件中
// 所有视频流通过软总线实时传输，延迟 < 10ms
this.remoteCameraSurface = remoteCam.getSurface();

设备虚拟化的美妙之处在于：应用代码几乎不需要区分本地和远程摄像头 。开发者通过 @kit.DistributedKit 获取远程设备列表，然后像使用本地摄像头一样使用远程摄像头------软总线和虚拟化引擎在底层完成了所有差异屏蔽。

3.3 屏幕共享与投射

屏幕共享能力比 systemShare 的"文件投送"更进一步------它传输的是实时的屏幕内容流：

import { distributedScreen } from '@kit.DistributedKit';

// 将当前应用的画面投射到智慧屏
const remoteScreen = await distributedScreen.createRemoteScreen({
  targetDeviceId: '智慧屏456',
  displayMode: 'mirror'  // mirror 镜像模式 / extend 扩展模式
});

// 开始投射
await remoteScreen.startDisplay();
// 智慧屏上实时显示手机画面，延迟约 15ms（4K 分辨率下）

在"画伴梦工厂"中，可以设计这样的用户体验：孩子的画作在手机上创作完成后，一键"投屏"到智慧屏上，全家人一起观看动画播放。不同于第 4.4 篇中 systemShare 的"发送视频文件后自行播放"，屏幕共享模式下手机端的操作会实时反映在智慧屏上------家长可以用手机控制播放进度、切换故事场景，智慧屏只负责显示。

3.4 从"文件传输"到"硬件共享"

维度	systemShare（第 4.4 篇）	设备虚拟化（本篇）
数据形态	文件（视频/图片/文本）	硬件能力（摄像头/屏幕/传感器）
交互模式	一次性传输	持续性实时共享
用户体验	发送 → 接收 → 查看	如同使用本地硬件
底层技术	ShareController + SharedData	分布式软总线 + 虚拟化引擎
延迟要求	秒级可接受	毫秒级实时
典型场景	分享视频到平板	借用平板摄像头拍照

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四、A2UI 协议：跨设备 UI 同步

4.1 什么是 A2UI？

A2UI（Agent-to-UI） 是 HarmonyOS 7 为跨设备 UI 同步而设计的新协议。它允许一个设备上的 UI 状态变化（如滑块拖动、按钮点击、画布绘制）实时同步到其他设备的对应 UI 组件上，而无需开发者手动编写数据传输和状态同步代码。

在"画伴梦工厂"的"多设备协同绘画"场景中，A2UI 协议是核心技术支撑：

import { a2ui } from '@kit.DistributedKit';

// 创建一个 A2UI 会话，用于同步画布状态
const session = await a2ui.createSession({
  sessionId: 'drawing_sync_001',
  // 指定参与协同的设备
  participants: ['手机789', '平板123'],
  // 同步粒度：逐笔触实时同步
  syncGranularity: 'stroke',
  // 冲突解决策略：后写胜出
  conflictResolution: 'last_write_wins'
});

// 当用户在本地画布上绘制了一笔
private onStrokeDrawn(stroke: StrokeData): void {
  // 将笔触数据通过 A2UI 同步到其他设备
  session.syncState('canvas', {
    action: 'addStroke',
    stroke: stroke
  });
}

// 接收来自远程设备的 UI 状态同步
session.on('stateChanged', (source: string, state: SyncState) => {
  if (state.action === 'addStroke') {
    // 将远程笔触渲染到本地画布
    this.canvasRenderer.applyRemoteStroke(state.stroke);
  }
});

4.2 A2UI vs. 传统 WebSocket

维度	WebSocket 自定义方案	A2UI 协议
连接建立	需手动实现握手、鉴权	自动基于软总线可信连接
冲突解决	需自研 CRDT 或 OT 算法	内置 3 种冲突策略
延迟	受应用层协议栈影响	基于软总线 8ms 原生通道
设备发现	需自行实现	自动发现 + 安全认证
开发量	数周至数月	数行代码

4.3 多设备绘画的冲突解决

当两个孩子同时在各自的平板上绘制同一幅画时，必然出现"冲突"------同一位置同时绘制了不同内容。A2UI 内置了三种冲突解决策略：

策略	说明	适用场景
last_write_wins	后写入的数据覆盖先写入的	自由涂鸦，允许覆盖
transform	基于操作变换（OT）合并	文档协作，文本编辑
branch	保留分支，人工选择合并	精细绘画，保留各自版本

在"画伴梦工厂"中，默认使用 last_write_wins 策略------儿童绘画场景中，覆盖是自然的表达方式。

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五、与 HarmonyFeaturesPage 的集成

5.1 作品跨设备流转功能卡

在项目的 HarmonyFeaturesPage.ets 中，"全场景一体协同"板块展示的就是基于分布式软总线能力的"作品跨设备流转"功能。该板块包含三个核心交互要素：

1. 可信设备选择

const TRUSTED_DEVICES: DeviceItem[] = [
  { name: '手机', desc: '拍照识别与快速创作' },
  { name: '平板', desc: '大画布涂鸦和家长共创' },
  { name: '智慧屏', desc: '家庭共享播放动画' }
];

这三台设备恰好代表了三类典型的端侧角色------手机 是便携的识别与创作入口，平板 是精细绘画的交互界面，智慧屏是家庭共享的展示终端。分布式软总线将它们连接成一个"创作-协作-展示"的完整闭环。

2. 跨设备流转进度指示

@State private syncProgress: number = 68;

Progress({ value: this.syncProgress, total: 100, type: ProgressType.Linear })
  .width('100%')
  .height(8)
  .color(this.brandPurple)
  .backgroundColor('#ECECF6')
  .borderRadius(6)

进度条模拟了作品数据在各设备间的同步状态。在实际实现中，这个进度可以通过 distributedKVStore 的同步事件驱动更新------当分布式数据库同步完成后，进度条自动推进到 100%。

3. 流转任务触发

Button('生成跨设备流转任务')
  .onClick(() => {
    this.syncProgress = 100;
    this.noticeText = '作品草稿已准备跨设备协同，可在信任设备间流转';
  })

这个按钮是跨设备协同的入口。点击后，应用可以将当前作品的数据结构和状态发布到分布式数据库中，其他信任设备上的应用实例会收到同步通知，自动下载并展示作品。

5.2 分布式 KVStore 集成

在 HarmonyFeaturesPage 中，capability 字段标注为 SystemCapability.DistributedDataManager.KVStore.Core，这指向了 HarmonyOS 的 分布式 KV 数据库（distributedKVStore）------基于软总线实现的数据同步层：

import { distributedKVStore } from '@kit.DistributedDataKit';

// 获取分布式数据库单例
const kvManager = distributedKVStore.createKVManager({
  context: getContext(),
  bundleName: 'com.dreamworks.drawing'
});

// 创建分布式 KV 存储（自动跨设备同步）
const kvStore = await kvManager.getKVStore('works_sync_store', {
  createIfMissing: true,
  // 设备间自动同步
  syncMode: distributedKVStore.SyncMode.PUSH_PULL
});

// 写入作品数据（自动同步到其他设备）
await kvStore.put('work_001', JSON.stringify({
  title: '我的小汽车',
  strokes: [...],   // 笔触数组
  story: '一辆红色的小汽车在公路上...',
  lastModified: Date.now()
}));

// 监听远程数据变更（其他设备的更新）
kvStore.on('dataChange', (change) => {
  if (change.key === 'work_001') {
    const updatedWork = JSON.parse(change.value);
    this.refreshWorkDisplay(updatedWork);
  }
});

5.3 canIUse 能力检测

HarmonyFeaturesPage 中使用 canIUse(item.capability) 动态检测设备是否支持分布式能力：

Text(canIUse(item.capability) ? '已支持' : '待适配')
  .fontSize(11)
  .fontColor(canIUse(item.capability) ? '#2F9E44' : '#A06A00')

这体现了鸿蒙应用开发的最佳实践------永远不要假定设备能力 。分布式软总线虽然强大，但并非所有设备都支持全部能力。通过 canIUse 接口动态检测，可以在不支持分布式协同的设备上优雅降级，展示"待适配"状态而非直接报错。

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六、应用场景

6.1 手机作为平板的摄像头

在"画伴梦工厂"中，儿童使用平板进行大画布涂鸦时，如果需要拍摄真实物体的参考照片，无需起身寻找手机------通过设备虚拟化，平板直接调用手机的摄像头取景：

1. 平板上的应用检测到"需要拍照"场景
2. 自动发现附近的手机设备，请求摄像头共享
3. 手机摄像头画面实时出现在平板的取景框中
4. 儿童在平板上点击快门，照片通过软总线传输到平板
5. 照片自动导入画布作为临摹参考

整个过程中，儿童只需要在平板上完成所有操作，手机就像一个"外接摄像头"被平板调用。

6.2 多设备实时协同绘画

这是分布式软总线 2.0+ A2UI 协议最高价值的场景：

• 孩子 A 在平板上画了一棵树
• 孩子 B 在另一台平板上画了一朵云
• 两幅画作通过 A2UI 协议实时合并
• 两个孩子在各自的屏幕上看到对方每一笔的实时出现
• 画作完成后，一键同步到智慧屏上全家观看

这种"协同创作"的体验与第 4.4 篇中的"分享播放"有本质区别------不再是"我画完你看"，而是"我们一起画"。

6.3 跨设备画作评审与成长记录

家长可以在手机上查看孩子在平板上完成的画作历史，为每幅作品添加评语和鼓励。所有数据通过分布式 KV 存储自动同步，家长无需手动"导入"或"导出"。

// 家长在手机上查看孩子的作品列表
const workList = await kvStore.getEntries('work_*');
for (const entry of workList) {
  const work = JSON.parse(entry.value);
  // 作品来自平板，但在手机上查看
  this.workList.push(work);
}

// 家长添加评语，同步回平板
await kvStore.put(`work_001_feedback`, {
  parentComment: '画得真棒！小汽车的颜色很漂亮！',
  timestamp: Date.now(),
  parentDevice: '手机'
});

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七、systemShare vs. 分布式协同

第 4.4 篇介绍的 systemShare 和本篇的分布式软总线 2.0 解决的是不同层次的问题，二者是递进关系而非替代关系：

对比维度	systemShare（第 4.4 篇）	分布式软总线 2.0（本篇）
内核	一次性数据分享	持续性设备协同
交互模式	用户主动发起 → 选择目标 → 发送	系统自动发现 → 持续连接 → 按需使用
典型操作	点击"分享"按钮 → 选设备 → 发送完成	应用自动感知附近设备 → 设备间实时同步
数据流	单向（A → B）	双向 / 多向（A ⇄ B ⇄ C）
生命周期	单次传输，传完即止	持续会话，随场景启停
开发接口	ShareController + SharedData	DistributedKit + a2ui + distributedKVStore
用户感知	用户明确知道"我在分享"	用户可能不知道"在协同"------这才是最高境界
依赖底层	依赖软总线 1.x	依赖软总线 2.0 + 设备虚拟化 + A2UI

两者如何配合？

在"画伴梦工厂"的典型工作流中，二者可以串联使用：

1. 创作阶段 ：两个孩子通过分布式软总线 2.0 + A2UI 实时协同绘画（持续性协同）
2. 完成阶段 ：画作完成后，孩子通过 systemShare 将动画视频一键分享给远程的爷爷奶奶（一次性分享）

协同是创作的"过程"，分享是成果的"传递"------两者共同构成了完整的跨设备体验。

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八、开发最佳实践

8.1 能力检测优先

// 在调用分布式 API 之前，始终检测能力支持
if (canIUse('SystemCapability.DistributedDataManager.KVStore.Core')) {
  // 启用分布式数据同步
  await this.initDistributedStore();
} else {
  // 降级为本地存储
  await this.initLocalStore();
}

8.2 网络状态感知

分布式协同依赖设备间的网络连接质量。建议监听网络状态，在网络不佳时降级为本地模式：

import { connection } from '@kit.NetworkKit';

connection.on('netStatusChange', (netInfo) => {
  if (netInfo.isInternetAvailable && netInfo.wifiSignal > 2) {
    // 网络良好，启用分布式协同
    this.enableDistributedFeatures();
  } else {
    // 网络不佳，降级为单人模式
    this.disableDistributedFeatures();
    this.showNotice('网络信号较弱，已切换为单人创作模式');
  }
});

8.3 数据冲突策略选择

根据业务场景选择合适的冲突解决策略：

数据类型	推荐策略	原因
画布笔触	last_write_wins	儿童绘画允许覆盖，简单直接
作品元数据（标题、故事）	last_write_wins	最后修改者的版本是最新的
家长评语	append（追加）	每条评语都应保留
用户配置（偏好设置）	last_write_wins	最后设置为准

8.4 安全性考虑

// 仅在可信设备间启用分布式能力
const devices = await deviceManager.getTrustedDeviceList();
if (devices.length === 0) {
  // 无可信设备，不暴露分布式入口
  this.showDistributedEntry = false;
  return;
}

// 对敏感数据（如儿童个人信息）不上传到分布式存储
const safeData = {
  workData: work.strokes,     // ✅ 画作数据可共享
  workTitle: work.title,      // ✅ 作品标题可共享
  // ❌ 不共享用户个人信息
  // userPhone: user.phone,
  // userLocation: user.location
};

8.5 设备虚拟化的生命周期管理

使用完远程设备资源后，务必及时释放，避免资源泄露：

aboutToDisappear() {
  // 释放远程摄像头资源
  if (this.remoteCam) {
    this.remoteCam.release();
    this.remoteCam = null;
  }
  // 断开 A2UI 会话
  if (this.a2uiSession) {
    this.a2uiSession.disconnect();
    this.a2uiSession = null;
  }
  // 关闭分布式数据库监听
  if (this.kvStore) {
    this.kvStore.off('dataChange');
  }
}

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九、与项目全场景协同设计的融合

在"画伴梦工厂"的全场景协同设计中，分布式软总线 2.0 是底层基础设施，上层的各类分布式能力构成了完整的协同生态：

┌──────────────────────────────────────────────────┐
│              全场景协同设计生态                      │
├──────────────┬───────────────┬────────────────────┤
│  设备虚拟化   │ 分布式 KVStore │ A2UI 协议          │
│  借摄像头     │ 作品自动同步   │ 实时协同绘画        │
│  借屏幕       │ 评语跨设备    │ UI 状态同步         │
│  借扬声器     │ 设置漫游      │ 操作冲突解决        │
├──────────────┴───────────────┴────────────────────┤
│                  分布式软总线 2.0                   │
│  8ms 延迟 · 16 设备组网 · 多链路聚合 · 零感认证    │
├──────────────────────────────────────────────────┤
│             物理层：Wi-Fi / 蓝牙 / 星闪 / 蜂窝       │
└──────────────────────────────────────────────────┘

HarmonyFeaturesPage.ets 中的"全场景一体协同"板块正是这个生态的缩影------通过「手机、平板、智慧屏」三种设备角色的展示，向用户传达了"创作-协作-展示"的完整闭环概念。

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总结

关键主题	核心要点
分布式软总线 2.0 指标	延迟 ≤ 8ms，单链路 16 设备协同，组网效率提升 40%
三阶段组网	异构发现（< 50ms）→ 零感认证（< 80ms）→ 通道协商（< 70ms）
设备虚拟化	摄像头 / 屏幕 / 传感器等硬件能力跨设备共享
A2UI 协议	跨设备 UI 状态实时同步，内置冲突解决策略
与项目集成	HarmonyFeaturesPage 展示协同能力，基于 distributedKVStore 实现数据同步
vs. systemShare	一次性分享 → 持续性协同，文件传输 → 硬件共享
应用场景	手机当平板摄像头、多设备实时绘画、跨设备成长记录
最佳实践	能力检测、网络感知、冲突策略、安全隔离、生命周期管理

分布式软总线 2.0 将"画伴梦工厂"的跨设备体验从第 4.4 篇的"分享完成后各玩各的"升级到了"设备间像一台设备一样协同工作"。当用户不再感知到设备之间边界的存在时，多设备协同才真正到达了它的终极形态------隐形，却无处不在。

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参考源码

本文相关代码参考项目中的以下源文件：

• products/default/src/main/ets/pages/HarmonyFeaturesPage.ets --- 鸿蒙能力中心页面，包含"全场景一体协同"板块与"作品跨设备流转"功能卡