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应用模型概述

应用模型简介

应用模型是系统为开发者提供的应用程序所需能力的抽象提炼,它提供了应用程序必备的组件和运行机制。应用模型为开发者提供了一套统一的开发模型,使应用开发更简单、高效。

目前主推且会长期演进的应用模型是从API 9开始支持的Stage模型。该模型提供了AbilityStage组件管理器和WindowStage窗口管理器,分别作为应用组件与窗口的“舞台”,故得名"Stage模型"。

Stage模型支持多个应用组件共享同一个ArkTS引擎实例,以及应用组件间的状态共享与对象调用,可以降低内存开销、提升开发效率,适用于复杂应用的开发。

说明
  • 随着应用模型的演进发展,从API 7开始支持的FA模型已经不再主推。当前FA模型主要用于Lite Wearable设备,相关指导详见应用模型开发概述。
  • 除非另有说明,文档中提及的"应用模型"均指"Stage 模型"。

基本概念

下图展示了Stage模型中的基本概念。

图1 Stage模型概念图

  • AbilityStage

    每个Entry类型或者Feature类型的HAP在运行期都有一个AbilityStage实例,当HAP中的代码首次被加载到进程中的时候,系统会先创建AbilityStage实例。

  • UIAbility组件和ExtensionAbility组件

    Stage模型提供UIAbility和ExtensionAbility两种类型的组件,这两种组件都有具体的类承载,支持面向对象的开发方式。

    • UIAbility组件是一种包含UI的应用组件,主要用于和用户交互。例如,图库类应用可以在UIAbility组件中展示图片瀑布流,在用户选择某个图片后,在新的页面中展示图片的详细内容。同时用户可以通过返回键返回到瀑布流页面。UIAbility组件的生命周期只包含创建、销毁、前台、后台等状态,与显示相关的状态通过WindowStage的事件暴露给开发者。

    • ExtensionAbility组件是一种面向特定场景的应用组件。开发者并不直接从ExtensionAbility组件派生,而是需要使用ExtensionAbility组件的派生类。目前ExtensionAbility组件有用于卡片场景的FormExtensionAbility,用于输入法场景的InputMethodExtensionAbility,用于延时任务场景的WorkSchedulerExtensionAbility等多种派生类,这些派生类都是基于特定场景提供的。例如,用户在桌面创建应用的卡片,需要开发者从FormExtensionAbility派生,实现其中的回调函数,并在配置文件中配置该能力。ExtensionAbility组件的派生类实例由用户触发创建,并由系统管理生命周期。在Stage模型上,三方应用开发者不能开发自定义服务,而需要根据自身的业务场景通过ExtensionAbility组件的派生类来实现。

    一个HAP包中可以包含一个或多个UIAbility/ExtensionAbility组件,这些组件在运行时共用同一个AbilityStage实例。当HAP中的代码(无论是UIAbility组件还是ExtensionAbility组件)首次被加载到进程中的时候,系统会先创建对应的AbilityStage实例。

  • WindowStage

    每个UIAbility实例都会与一个WindowStage类实例绑定,该类起到了应用进程内窗口管理器的作用。它包含一个主窗口。也就是说UIAbility实例通过WindowStage持有了一个主窗口,该主窗口为ArkUI提供了绘制区域,可以加载不同的ArkUI页面。

  • Context

    在Stage模型上,Context及其派生类向开发者提供在运行期可以调用的各种资源和能力。UIAbility组件和各种ExtensionAbility组件的派生类都有各自不同的Context类,它们都继承自基类Context,但是各自又根据所属组件,提供不同的能力。

  • ArkUI页面

    ArkUI页面是基于ArkUI框架构建的用户界面组件,可以将不同UI组件组合在一起,实现复杂的页面效果。UIAbility组件可以通过ArkUI页面展示其功能,同时也可以通过ArkUI页面与用户进行交互。

  • Application

    Application是应用在设备上的运行实例,作为一个完整的软件实体与用户交互。在Stage模型中,它由一个或多个HAP作为功能模块构成,这些HAP可以共享一个或多个HSP中的代码与资源。

  • Bundle

    Bundle是应用在安装部署阶段的静态文件,包含了所有HAP、HSP及相关资源;当其被安装并启动后,便形成了在运行期的动态实例Application。

构成要素

应用模型的构成要素主要包含应用组件、进程模型、线程模型、任务管理模型以及应用配置文件。

应用组件

应用组件是应用的基本组成单位和运行入口。

在用户启动、使用和退出应用的过程中,应用组件会在不同的状态间切换,这些状态称为应用组件的生命周期。

应用组件提供生命周期回调函数,开发者通过这些回调可以感知应用状态的变化。

在开发应用时,开发者首先需要编写应用组件及其生命周期回调函数,并在应用配置文件中配置相关信息。操作系统在运行时通过配置文件创建应用组件实例,并调度其生命周期回调函数,从而执行开发者的代码。

应用进程模型

应用进程模型定义应用进程的创建和销毁方式,以及进程间的通信方式。

应用线程模型

应用线程模型定义应用进程内线程的创建和销毁方式、主线程和UI线程的创建方式、线程间的通信方式。

应用任务管理模型(仅对系统应用开放)

应用任务管理模型定义任务(Mission)的创建和销毁方式,以及任务与组件间的关系。

任务是用户使用一个应用组件实例的记录。每次用户启动一个新的应用组件实例,都会生成一个新的任务。

例如,用户启动一个视频应用,在"最近任务"界面可以看到视频应用这个任务。当用户点击这个任务时,系统会把该任务切换到前台。如果这个视频应用中的视频编辑功能也是通过应用组件编写的,在用户启动视频编辑功能时,会创建视频编辑的应用组件实例,在"最近任务"界面中将会展示视频应用、视频编辑两个任务。

应用配置文件

应用配置文件中包含应用配置信息、应用组件信息、权限信息、开发者自定义信息等,这些信息在编译构建、分发和运行阶段分别提供给编译工具、应用市场和操作系统使用。

应用构成要素示例

下面我们以Demo.app这个应用为例,从应用的开发阶段和运行阶段分别展开介绍,帮助开发者更好地理解Stage模型的构成要素。

该Demo应用主要实现了如下功能:

  • 实现了两个独立的带界面的窗口(UIAbilityA、UIAbilityB),可以与用户交互。
  • 实现了卡片功能,便于用户将应用的卡片添加到桌面上。

图2 Stage模型构成要素

开发阶段 :需要通过Stage模型提供的应用组件(UIAbility组件和ExtensionAbility组件)开发应用功能,并在应用的配置文件(app.json5和module.json5)中注册应用的相关信息。

  • 应用组件:本例中使用UIAbility组件开发带界面的与用户交互的模块,使用FormExtensionAbility组件开发卡片模块,实现卡片的添加、删除、更新功能。为了减少不同功能模块间的依赖和耦合,将UIAbility和FormExtensionAbility的实现分别放在不同的HAP包中,同时,将两者共同依赖的一些通用功能放在HSP包中。

  • 配置文件:开发者可以在app.json5中配置应用的应用名、版本号、应用图标等,在module.json5中配置该HAP包下的组件清单、组件权限等信息。这些配置信息会在应用安装时注册到系统,便于系统和其他模块获取这个应用的详细信息,与应用进行交互。

运行阶段:当应用安装到设备运行时,系统通过一套应用进程和线程的管理机制,确保功能的有序运行。

  • 进程模型:在本例中,UIAbility组件默认运行在主进程中,FormExtensionAbility组件运行在独立进程中,UIAbility和FormExtensionAbility组件之间是进程隔离的。更多详情可参考进程模型概述。

  • 线程模型:Stage模型提供了worker、taskpool等机制支撑应用多线程开发场景。应用如果有复杂的耗时逻辑需要处理,可以通过创建worker的方式开启worker线程,交由worker线程处理。