在未來萬物互聯(lián)的智能世界里，眾多的電子設(shè)備將不再是一個孤立的個體。隨身攜帶的智能手機、手腕上的智能手表、辦公室的PC和Pad、家里的智能電視、智能冰箱等，甚至是道路上汽車，都能彼此交互。

不過，要想讓眾多的電子設(shè)備互聯(lián)互通，還需用新的交互模式。那作為以交互為核心的新時代開發(fā)應(yīng)用框架，HarmonyOS應(yīng)用框架如何解決多設(shè)備交互問題呢？

一、萬物互聯(lián)時代的基本交互模型

圖1 人機交互模式圖

1868年，打字機的出現(xiàn)解決了人機交互中文字輸入的問題。1964年，鼠標(biāo)的出現(xiàn)解決了人機交互中圖形界面交互的問題。2007年，多指手勢的出現(xiàn)解決了觸摸屏的交互問題。

縱觀人機交互歷史，這三個時間點可以說是人機交互史上的分水嶺，它們都為新類型設(shè)備的交互提供了新的交互方式。不過，這三種交互方式解決的都是單機交互問題，而萬物互聯(lián)時代交互面對的設(shè)備更多，交互場景也更為復(fù)雜。

二、HarmonyOS 如何解決多設(shè)備交互問題？

要了解 HarmonyOS 應(yīng)用框架如何解決多設(shè)備交互問題，首先我們需要了解 HarmonyOS 分布式應(yīng)用框架，該框架可以分為5層（如圖2所示）。

圖2 分布式應(yīng)用框架整體架構(gòu)視圖

• Layer1是底層軟件：包括內(nèi)核、驅(qū)動、軟總線，這一層與開發(fā)者距離相對較遠(yuǎn)。
• Layer2是基礎(chǔ)能力平臺：包含了很多分布式環(huán)境下的基礎(chǔ)服務(wù)，例如：分布式任務(wù)調(diào)度、分布式數(shù)據(jù)管理、分布式硬件管理以及分布式文件管理等。
• Layer3是應(yīng)用框架的核心服務(wù)：大體可以分為全局包管理和分布式運行管理兩部分。與傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)不同，HarmonyOS上的包管理，需要處理整個超級終端上所有設(shè)備的包信息，因此稱之為全局包管理。而分布式運行管理中協(xié)同和遷移框架是兩大重點。
• Layer4是開發(fā)者所使用的編程接口層：通過簡潔的接口為開發(fā)者提供調(diào)取系統(tǒng)底層的能力。
• Layer5是開發(fā)應(yīng)用的用戶程序?qū)樱@一層與開發(fā)者聯(lián)系密切。

基于人機交互多年的研究分析發(fā)現(xiàn)，在多設(shè)備的交互場景上，用戶使用設(shè)備的場景可以分為兩大類，一類是用戶同時使用多個設(shè)備，另一類是相繼使用多個設(shè)備（如圖3所示）。

圖3 多設(shè)備交互模型圖

1.同時使用（Simultaneous）

當(dāng)我們同時使用多個設(shè)備時，除了并發(fā)性之外，交互模型還有兩個重要的特點就是協(xié)作性和互補性。協(xié)作性是指多個設(shè)備彼此交互協(xié)調(diào)完成一項任務(wù)；互補性是指利用設(shè)備的本身形態(tài)差異，設(shè)備之間互相取長補短，完成一項任務(wù)。

例如，當(dāng)我們在家里找不到電視遙控的時候，手機可以變身成遙控器，這就是一種設(shè)備能力的互補。

2.相繼使用（Sequential）

而當(dāng)我們相繼使用多個設(shè)備時，連續(xù)性和一致性非常重要。連續(xù)性是指，從一個設(shè)備轉(zhuǎn)向另外一個設(shè)備的時，操作的狀態(tài)也應(yīng)當(dāng)繼續(xù)保留而不被中斷。例如：將手機上播放的視頻轉(zhuǎn)到 Pad上 后能夠繼續(xù)播放。而一致性是指，在使用手表、手機、大屏等不同設(shè)備時，它們操作方式和基礎(chǔ)視覺元素應(yīng)當(dāng)一致。例如：多指手勢、控件的樣式。當(dāng)然，一致不代表一樣，每種設(shè)備由于其屏幕尺寸和形態(tài)不一樣，視覺元素還需要有針對性地進行一些自適應(yīng)。

為了滿足上述兩種交互模型，HarmonyOS構(gòu)建的分布式應(yīng)用框架中提供了多端協(xié)同與跨端遷移兩種基礎(chǔ)功能來解決多設(shè)備交互問題。

接下來我們將重點為大家介紹Layer3中實現(xiàn)多設(shè)備交互模型的兩個框架，分別是多端協(xié)同框架和跨端遷移框架。

1.多端協(xié)同框架

多端協(xié)同是一種實現(xiàn)用戶應(yīng)用程序流轉(zhuǎn)的技術(shù)方案，指多端上的不同F(xiàn)A/PA同時運行、或者交替運行實現(xiàn)完整的業(yè)務(wù)；或者多端上的相同F(xiàn)A/PA同時運行實現(xiàn)完整的業(yè)務(wù)。多個設(shè)備作為一個整體為用戶提供比單設(shè)備更加高效、沉浸的體驗。
說明：FA：Feature Ability，有UI界面， PA：Particle Ability，無UI界面。

例如手機側(cè)應(yīng)用做游戲手柄，智慧屏側(cè)應(yīng)用做游戲顯示，為用戶組成一個全新的游戲體驗；或者平板側(cè)應(yīng)用做答題板，智慧屏側(cè)應(yīng)用做直播，為用戶組成一個全新的上網(wǎng)課體驗。

圖4 多端協(xié)同

當(dāng)我們的業(yè)務(wù)需要跨越多個設(shè)備時，有兩個基本的能力需要保證。一個是能夠建立跨設(shè)備的連接通路，并且實時感知連接狀態(tài)的變化；另一個是能夠在連接通道上傳遞狀態(tài)和數(shù)據(jù)，以進行業(yè)務(wù)的協(xié)同。

而多端協(xié)同框架是為用戶同時使用多個設(shè)備的場景而準(zhǔn)備的。開發(fā)者借助多端協(xié)同框架，便可以完成不同設(shè)備之間業(yè)務(wù)邏輯的協(xié)同，以及設(shè)備之間硬件能力互補的功能。

2.跨端遷移框架

跨端遷移是一種實現(xiàn)用戶應(yīng)用程序流轉(zhuǎn)的技術(shù)方案，是將設(shè)備1端運行的FA遷移到設(shè)備2端上，通過IAbilityContinuation實現(xiàn)業(yè)務(wù)遷移。完成遷移后， 設(shè)備2端的FA繼續(xù)任務(wù)，而設(shè)備1端應(yīng)用退出。

當(dāng)用戶將任務(wù)從一臺設(shè)備拖動到另外一臺設(shè)備上時，應(yīng)用程序會收到來自系統(tǒng)的調(diào)用，此時應(yīng)用程序可以將自己需要保存的狀態(tài)告知系統(tǒng)，系統(tǒng)會借助于分布式任務(wù)管理將數(shù)據(jù)傳遞到目標(biāo)端，然后拆包數(shù)據(jù)并恢復(fù)應(yīng)用狀態(tài)。在這種情況下，用戶感受到的就是將任務(wù)從一個設(shè)備遷移到了另外一個設(shè)備。

例如，想把手機觀看的視頻切換到體驗屏幕更大、音效更好的Pad上繼續(xù)觀看時，通過HarmonyOS 2全新的服務(wù)中心，可以直接在手機上的任務(wù)中心，一步將應(yīng)用拖動到Pad上繼續(xù)觀看。

要完成這一點，就要借助跨端遷移框架（如圖5所示）。

圖5 跨端遷移

遷移和協(xié)同需要開發(fā)者的支持，但這類新的特性往往并不能在短時間內(nèi)獲得完全地普及， 當(dāng)應(yīng)用沒有適配遷移框架時，系統(tǒng)要如何完成跨段遷移任務(wù)？

①跨端遷移與窗口管理

為了保證用戶體驗的一致性，當(dāng)應(yīng)用沒有適配遷移框架的時候，系統(tǒng)會通過分布式窗口管理的能力完成跨端遷移任務(wù)。如圖6所示，當(dāng)用戶跨設(shè)備拖動任務(wù)時，HarmonyOS系統(tǒng)會將任務(wù)窗口遷移到一個Virtual Window（虛擬窗口）上渲染，然后將渲染的結(jié)果通過軟總線傳遞到ProxyWindow（遠(yuǎn)端的代理窗口）上，由此達(dá)到跨設(shè)備顯示的效果。

圖6 分布式窗口管理圖

②分布式硬件平臺與自動跟隨

在應(yīng)用的運行過程中，很多時候都會利用一些硬件設(shè)備。例如：Camera、麥克風(fēng)或傳感器。當(dāng)我們將一個應(yīng)用從一個設(shè)備遷移到另一個設(shè)備之后，不只是把用戶界面和應(yīng)用狀態(tài)轉(zhuǎn)移過去，還需要管理相應(yīng)設(shè)備的硬件。

為了使應(yīng)用遷移的流程更加具有一致性，我們在硬件層面系統(tǒng)中做了兩件事情（如圖7所示）：

圖7 分布式硬件平臺與自動跟隨

第一件事是“硬件資源池化”。即：HarmonyOS系統(tǒng)會將超級終端上所有設(shè)備的硬件進行全局的編號和虛擬化，這使得任何一個設(shè)備上的軟件都可以使用所有超級終端設(shè)備內(nèi)的硬件。

第二件事是“自動跟隨”。應(yīng)用程序使用的其實是一個虛擬的句柄，它并非與某個特性硬件相綁定，當(dāng)我們在將某個軟件實體從一個設(shè)備遷移到另外一個設(shè)備時，系統(tǒng)中的遷移決策模塊會自動將硬件也一起切換到目標(biāo)設(shè)備上，使得整個用戶體驗一致。

經(jīng)過上述介紹，相信大家已經(jīng)對HarmonyOS應(yīng)用框架如何解決多設(shè)備交互問題有了深入的理解。

作為面向萬物互聯(lián)新時代的智能終端操作系統(tǒng)，HarmonyOS期待與廣大開發(fā)者攜手同行，共筑HarmonyOS生態(tài)，為用戶創(chuàng)造全新的體驗和無限的可能。