ArkUI，更高效的框架設(shè)計(jì)

上期文章我們講到了ArkUI的三大特性，同時(shí)提到了ArkUI是一套用于構(gòu)建HarmonyOS應(yīng)用界面的UI開發(fā)框架，本期我們將從架構(gòu)設(shè)計(jì)上來聊聊ArkUI的設(shè)計(jì)理念。

ArkUI架構(gòu)圖

從架構(gòu)圖可以看出，ArkUI的設(shè)計(jì)理念是在端到端整條技術(shù)路徑設(shè)計(jì)上建立了一整套完整的分層機(jī)制。接下來我們依次分層為大家介紹。

ArkUI框架的“前驅(qū)”——【前端層】

前端層

架構(gòu)的第一層【前端層】又稱【聲明式UI前端】，這一層包含了上期文章介紹的極簡(jiǎn)的UI信息語法規(guī)范，UI組件以及ArkTS語言特有的狀態(tài)管理機(jī)制。

獨(dú)立的封裝

此外，ArkUI對(duì)常用的UI組件的結(jié)構(gòu)、樣式、事件三大屬性進(jìn)行了獨(dú)立的封裝，內(nèi)置于SDK中。開發(fā)人員可以根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)需求，調(diào)用與設(shè)計(jì)匹配的組件函數(shù)，傳入相應(yīng)的參數(shù)來完成UI描述。

聲明式UI信息語法

同時(shí)使用聲明式UI信息語法，可以讓數(shù)據(jù)和View進(jìn)行聯(lián)動(dòng)更新，華為自研語言ArkTS為這種聯(lián)動(dòng)刷新提供了多維度的狀態(tài)管理機(jī)制，開發(fā)人員通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行注釋標(biāo)記，合理控制數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)View的更新作用范圍。

三種更新方式

如:只單獨(dú)更新、父子單向更新，父子雙向同步更新等。

到這里，第一層【前端層】就介紹完畢了。

ArkUI框架的“核心部分”——【核心層】

接下來我們來到了框架的第二層【核心層】。

核心層

這一層主要包含兩部分【方舟編譯運(yùn)行時(shí)】和【聲明式UI后端引擎】。

方舟編譯運(yùn)行時(shí)

【核心層】的第一部分是【方舟編譯運(yùn)行時(shí)】，它涉及到開發(fā)環(huán)境和終端環(huán)境

運(yùn)行流程圖

【方舟編譯運(yùn)行時(shí)】的流程包含4步

跨語言調(diào)用

第1步是跨語言調(diào)用

ArkUI在開發(fā)項(xiàng)目時(shí)支持多語言開發(fā)，為不同的開發(fā)語言相互通信提供了通道，例如：提供了JS/TS與C/ C++交互的NAPI機(jī)制。

新語言ArkTS

而在ArkUI支持的多種語言中，ArkTS是以TS為語法基礎(chǔ)的應(yīng)用編程語言。

類型系統(tǒng)

在預(yù)編譯的過程中，數(shù)據(jù)的靜態(tài)類型信息會(huì)攜帶在生成的統(tǒng)一字節(jié)碼中，后端編譯的時(shí)候能直接利用這種類型信息加速機(jī)器碼的執(zhí)行，避免了運(yùn)行時(shí)收集對(duì)象造成的額外開銷，同時(shí)這些類型信息被用于AOT編譯過程，使得應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)就可以執(zhí)行AOT生成的優(yōu)化機(jī)器碼獲得高性能運(yùn)行體驗(yàn)。

統(tǒng)一字節(jié)碼

第2步是統(tǒng)一字節(jié)碼

完成項(xiàng)目開發(fā)將項(xiàng)目進(jìn)行打包時(shí)，方舟編譯器將編寫的高級(jí)編程語言通過內(nèi)置的工具鏈，編譯為一種與運(yùn)行設(shè)備和系統(tǒng)無關(guān)的可移植介質(zhì)，這種介質(zhì)就叫統(tǒng)一字節(jié)碼（又稱方舟碼，abc文件），這個(gè)過程也稱為字節(jié)碼預(yù)編譯。

統(tǒng)一字節(jié)碼

第3步是機(jī)器碼和安裝包

字節(jié)碼在設(shè)備上可以通過解釋執(zhí)行或者編譯后執(zhí)行的方式運(yùn)行，對(duì)于執(zhí)行性能要求高的部分字節(jié)碼調(diào)用AOT生成機(jī)器碼。

最后，應(yīng)用經(jīng)歷了開發(fā)、字節(jié)碼預(yù)編譯、AOT靜態(tài)優(yōu)化編譯、打包簽名就形成了一個(gè)完整安裝包，這樣一來就終于可以在設(shè)備上運(yùn)行預(yù)覽了。

GC機(jī)制

第4步是GC（Garbage Collection）機(jī)制

搭載HarmonyOS系統(tǒng)的設(shè)備

對(duì)比其他設(shè)備，搭載HarmonyOS系統(tǒng)的設(shè)備上運(yùn)行應(yīng)用時(shí)會(huì)顯得特別流暢，這里的秘密是什么呢？

GC機(jī)制技術(shù)問題

由于在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)中，基于Tracing的GC存在著STW（Stop The World）階段暫停時(shí)間較長(zhǎng)的問題。

STW

當(dāng)手機(jī)內(nèi)存資源不夠用的時(shí)候，傳統(tǒng)操作系統(tǒng)虛擬機(jī)就會(huì)召喚GC（Garbage Collection）封鎖公路，暫停手機(jī)運(yùn)行的所有線程，等待它回收內(nèi)存空間。

STW暫停時(shí)間較長(zhǎng)

而且STW（Stop The World）階段的暫停時(shí)間段較長(zhǎng)，開發(fā)者無法精確控制和干預(yù)，在性能較差的手機(jī)上會(huì)表現(xiàn)出較強(qiáng)的“間歇性”卡頓。這就好比行駛在市區(qū)道路的車輛，在經(jīng)過每個(gè)路口都遇到了較長(zhǎng)時(shí)間的紅燈等待，一路走走停停，行駛體驗(yàn)感較差。

HPP GC

而方舟編譯運(yùn)行時(shí)在內(nèi)存回收方面重新設(shè)計(jì)，基于Tracing GC推出了高性能內(nèi)存回收技術(shù)——HPP GC（High Performance Partial Garbage Collection）。HPP GC綜合了多種Tracing GC算法，根據(jù)不同對(duì)象區(qū)域，采用不同的回收方式。這種GC機(jī)制可以縮短STW階段的時(shí)長(zhǎng)，用在市區(qū)駕駛車輛來比喻，就是縮短了車輛在路口紅燈等待的時(shí)間，增加了行駛的體驗(yàn)感。

HPP GC

接下來我們來看核心層的第二部分——聲明式UI后端引擎。

它在HarmonyOS系統(tǒng)終端運(yùn)行時(shí)，由C++編寫UI的基本組件、布局、動(dòng)效和事件組成。供UI前端開發(fā)人員調(diào)用。

渲染管線

渲染管線是位于運(yùn)行時(shí)內(nèi)部的一個(gè)獨(dú)立的渲染線程，它負(fù)責(zé)支配CPU多線程地去工作，讓CPU為GPU提供更多的渲染數(shù)據(jù)，最大額度的調(diào)取GPU的能力。

到此，【核心層】已全部介紹完畢。

通過本期ArkUI架構(gòu)的學(xué)習(xí)，相信大家已經(jīng)了解方舟編譯運(yùn)行時(shí)的技術(shù)和流程，也對(duì)ArkUI的設(shè)計(jì)理念有了基礎(chǔ)的認(rèn)識(shí)。完整版的內(nèi)容可查看上方的視頻，我們下期再見~

END

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