上期文章我們講到了ArkUI的三大特性，同時提到了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)計上來聊聊ArkUI的設(shè)計理念。

ArkUI架構(gòu)圖

從架構(gòu)圖可以看出，ArkUI的設(shè)計理念是在端到端整條技術(shù)路徑設(shè)計上建立了一整套完整的分層機制。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)管理機制。

獨立的封裝

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

聲明式UI信息語法

同時使用聲明式UI信息語法，可以讓數(shù)據(jù)和View進行聯(lián)動更新，華為自研語言ArkTS為這種聯(lián)動刷新提供了多維度的狀態(tài)管理機制，開發(fā)人員通過對數(shù)據(jù)進行注釋標(biāo)記，合理控制數(shù)據(jù)對應(yīng)View的更新作用范圍。

三種更新方式

如:只單獨更新、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【方舟編譯運行時】和【聲明式UI后端引擎】。

方舟編譯運行時

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

運行流程圖

【方舟編譯運行時】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)項目時支持多語言開發(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)類型信息會攜帶在生成的統(tǒng)一字節(jié)碼中，后端編譯的時候能直接利用這種類型信息加速機器碼的執(zhí)行，避免了運行時收集對象造成的額外開銷，同時這些類型信息被用于AOT編譯過程，使得應(yīng)用啟動時就可以執(zhí)行AOT生成的優(yōu)化機器碼獲得高性能運行體驗。

統(tǒng)一字節(jié)碼

第2步是統(tǒng)一字節(jié)碼

完成項目開發(fā)將項目進行打包時，方舟編譯器將編寫的高級編程語言通過內(nèi)置的工具鏈，編譯為一種與運行設(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)行的方式運行，對于執(zhí)行性能要求高的部分字節(jié)碼調(diào)用AOT生成機器碼。

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完整安裝包，這樣一來就終于可以在設(shè)備上運行預(yù)覽了。

GC機制

第4步是GC（Garbage Collection）機制

搭載HarmonyOS系統(tǒng)的設(shè)備

對比其他設(shè)備，搭載HarmonyOS系統(tǒng)的設(shè)備上運行應(yīng)用時會顯得特別流暢，這里的秘密是什么呢？

GC機制技術(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）階段暫停時間較長的問題。

STW

當(dāng)手機內(nèi)存資源不夠用的時候，傳統(tǒng)操作系統(tǒng)虛擬機就會召喚GC（Garbage Collection）封鎖公路，暫停手機運行的所有線程，等待它回收內(nèi)存空間。

STW暫停時間較長

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

HPP GC

而方舟編譯運行時在內(nèi)存回收方面重新設(shè)計，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)不同對象區(qū)域，采用不同的回收方式。這種GC機制可以縮短STW階段的時長，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間，增加了行駛的體驗感。

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)終端運行時，由C++編寫UI的基本組件、布局、動效和事件組成。供UI前端開發(fā)人員調(diào)用。

渲染管線

渲染管線是位于運行時內(nèi)部的一個獨立的渲染線程，它負責(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)了解方舟編譯運行時的技術(shù)和流程，也對ArkUI的設(shè)計理念有了基礎(chǔ)的認識。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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