深入解析鸿蒙2.0手机Beta版的开发和设计

12-16号华为发布鸿蒙2.0手机beta版，以下的问题和分析以及截图等均来自于华为官方的DevEco Studio（版本号2.0.12.201）以及远程提供的P40手机运行环境（除部分可能涉及个人账号的信息会被擦除外，均无任何人为修改）。
任何人（多少有点开发经验）都可以按照文中的步骤重现所有过程。文中的所有的问题及分析，均基于计算机开发的常识（也不排除有错误的可能，可以讨论，但请言之有物）。

步骤一注册用户及配置开发环境

要开发鸿蒙应用，必须去官网注册开发者身份，批准后即可下载对应的DevEco Studio，并获得使用远程虚拟手机的权限。整个过程没什么必要详细介绍的，有兴趣的同学自行百度即可。

但有几点需要吐槽一下：

每次使用远程虚拟机，都得通过浏览器登录，能不能直接提供账号密码的登录方式，实在不行，你使用内置浏览器也好办点啊。
不提供本地虚拟机实在是太慢了，断点调试时，需要从远程虚拟手机上取得堆栈调用信息，我恍如看动画一样看着那个堆栈树在刷新（附一句，我用的是1G光纤加5G 300M Wifi）。
DevEco Studio不知道怎么想的，虚拟手机的交互界面上部占用了极大的空间显示着P40和剩余使用时间（单次只能一个小时），把这些信息放在工具栏上面不好吗？实在不行，你合成一行，或者放在侧面，也节省点空间啊（如果是MediaPad，倒是可以放上面）。
DevEco Studio的界面预览功能，应该是用NodeJs来支持，但非常之慢，我还没有成功过呢，反正界面简单，实在懒得折腾了。
虚拟手机的调试功能不稳定，时不时就出现无法使用，只能重新启动。
虚拟手机的WebView有问题，我无法使用浏览器，甚至无法登录QQ等，除了影响使用外，我连程序生成的文件都不方便拿到本地，对于调试非常不友好。
Idea太吃内存了，我8G的笔记本，用它总是内存满满的，还出现几次内存不足退出。

安装完DevEco Studio后，还需要在Setting中下载HarmonyOS SDK后才能使用，这点和Android Studio是一样的，熟悉的同学应该很容易上手，不熟悉的自己百度吧。

对于分析APK等程序，我使用的是jadx1.2，可以直接去下面地址自行下载。

Version releases/v1.2.0 - skylotbintray.com/skylot/jadx/releases/v1.2.0#files

步骤二直接开发并远程部署一个Hap应用

启动DevEco Studio后，创建一个手机应用，并选择Studio提供的Business Card模板（也就是一个名片列表应用），然后一路点下去，直接使用默认的MyApplication这个名字，然后就很顺利地生成整个项目了。

接下来，需要在菜单里打开 Tools-> HVD Manager，中间可能需要登录到华为的开发账户，或者可以提前在 Tools->DevEco Login->Login进行登录操作。
登录成功后，启动HVD Manager，就有一系列设备可选，直接选择P40即可（也只有这一个手机设备可以选择），然后点击蓝色的三角启动按钮即可使用远程的虚拟机，大概几秒到几十秒（启动比较快，我本机只需要5秒左右即可使用了），就可以看到远程可用的虚拟机。

虚拟机启动后，即可通过上面的Run/Debug远程部署自己的应用了。

实在无法不吐槽这个产品经理的设计，上面的两行字占了差不多四分之一的空间

部署时出现的是以下内容：

12/17 11:01:08: Launching com.example.myapplication

$ hdc shell am force-stop com.example.myapplication

$ hdc shell bm uninstall com.example.myapplication

$ hdc file send C:/Users/***/DevEcoStudioProjects/MyApplication/entry/build/outputs/hap/debug/entry-debug-unsigned.hap /sdcard/670e402d7ec643aab51bb93c72ca6c77/entry-debug-unsigned.hap

$ hdc shell bm install -p /sdcard/670e402d7ec643aab51bb93c72ca6c77/

$ hdc shell rm -rf /sdcard/670e402d7ec643aab51bb93c72ca6c77

$ hdc shell am start -n "com.example.myapplication/com.example.myapplication.MainAbilityShellActivity" -D

Waiting for application to come online: com.example.myapplication

Connecting to com.example.myapplication

和Android的adb基本类似，然后这个应用就跑起来了。

步骤三对Hap应用的调试-反编译及运行时分析

本地找到生成的hap文件，是一个zip格式的压缩包，解开后，可以看到以下内容。

使用Jadx把entry_ signed_entry.apk和classes.dex解开，分别得到以下内容：

其中apk中所带的AndroidManifest.xml文件如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<uses-feature android:name="zidane.software.ability" android:required="false"/>

<uses-sdk android:minSdkVersion="26" android:targetSdkVersion="29"/>

<intent-filter>

</intent-filter>

</activity>

</application>

</manifest>

而hap文件里带的classes.dex也是目前Android的编译后运行文件格式，也正是项目里的Java代码生成的目标文件。

从上面来看，APK还是一个遵守Android标准的App包，然后我打开里面的ShellMyApplication，看里面的代码：

package com.example.myapplication;

import ohos.abilityshell.HarmonyApplication;

public class ShellMyApplication extends HarmonyApplication {

public void onCreate() {

ShellMyApplication.super.onCreate();

}

具体的工作应该是由ohos.abilityshell.HarmonyApplication来完成的，于是我在DevEco Studio中找到这个类，这个类继承自android.app.Application。

我把代码详细的过了一遍，大概理解了整个运行的过程。

首先是这个apk会按照正常的Android生命周期加载，启动ShellMyApplication，然后在它的父类HarmonyApplication里有一个setBundleInfo(BundleInfo bundleInfo)方法，由外部注入了配置信息，这个信息我断点查看，发现和config.json是一致的。而config.json则是对myapplication应用做了定义。然后在createUserApplication方法里，再调用setUserApplication等方法，通过当前Application实例的ClassLoader加载了用户编写的类，即MyApplication这个类，再将接下来的工作转给MyApplication等用户编写的功能类。因为Ability是放的stub信息，所以没有办法深入分析，但估计也差不多。

也就是说这个apk起的是一个引导和加载功能，下面代码来自ohos.abilityshell.HarmonyApplication，即ShellMyApplication的父类，明显的展示了是通过反射加载hap包里的classes.dex：

public void loadClass(String moduleName) {

if (this.bundleInfo == null) {

AppLog.d(SHELL_LABEL, "bundleInfo is null", new Object[0]);

} else {

HapModuleInfo hapModuleInfo = this.bundleInfo.getHapModuleInfo(moduleName);

if (hapModuleInfo != null && hapModuleInfo.getName() != null) {

String name = hapModuleInfo.getName();

if (loadedHapMap.containsKey(moduleName)) {

AppLog.d(SHELL_LABEL, "this module %{public}s has been load", new Object[]{name});

} else {

try {

Class<?> clazz = this.getClassLoader().loadClass(name);

Object obj = clazz.newInstance();

if (obj instanceof AbilityPackage) {

loadedHapMap.put(moduleName, (AbilityPackage)obj);

this.attachHapModuleContext((AbilityPackage)obj, hapModuleInfo);

currentModuleName = moduleName;

this.application.setHarmonyosAbilityPackage(moduleName, obj);

((AbilityPackage)obj).onInitialize();

}

} catch (ClassNotFoundException var6) {

loadedHapMap.put(moduleName, new AbilityPackage());

AppLog.d(SHELL_LABEL, "HarmonyApplication::setApplicationEnv class not found exception %{public}s", new Object[]{name});

} catch (IllegalAccessException | InstantiationException var7) {

AppLog.d(SHELL_LABEL, "HarmonyApplication::setApplicationEnv newInstance failed", new Object[0]);

}

} else {

AppLog.d(SHELL_LABEL, "hap moduleInfo is null", new Object[0]);

}

private void setUserApplication(String moduleName) {

if (this.bundleInfo == null) {

AppLog.d(SHELL_LABEL, "bundleInfo is null", new Object[0]);

} else {

HapModuleInfo hapModuleInfo = this.bundleInfo.getHapModuleInfo(moduleName);

if (hapModuleInfo != null && hapModuleInfo.getName() != null) {

String name = hapModuleInfo.getName();

try {

Class<?> clazz = this.getClassLoader().loadClass(name);

Object obj = clazz.newInstance();

if (obj instanceof HarmonyosApplication) {

userApplication = (HarmonyosApplication)obj;

this.attachHapModuleContext(userApplication, (HapModuleInfo)null);

this.application.setHarmonyosApplication(obj);

loadedHapMap.put(moduleName, new AbilityPackage());

this.application.setHarmonyosAbilityPackage(moduleName, new AbilityPackage());

} else if (obj instanceof AbilityPackage) {

loadedHapMap.put(moduleName, (AbilityPackage)obj);

this.attachHapModuleContext((AbilityPackage)obj, hapModuleInfo);

currentModuleName = moduleName;

this.application.setHarmonyosAbilityPackage(moduleName, obj);

this.application.setHarmonyosApplication(new HarmonyosApplication());

}

} catch (ClassNotFoundException var6) {

this.application.setHarmonyosApplication(new HarmonyosApplication());

loadedHapMap.put(moduleName, new AbilityPackage());

this.application.setHarmonyosAbilityPackage(moduleName, new AbilityPackage());

AppLog.d(SHELL_LABEL, "HarmonyApplication::setApplicationEnv class not found exception %{public}s", new Object[]{name});

} catch (IllegalAccessException | InstantiationException var7) {

AppLog.d(SHELL_LABEL, "HarmonyApplication::setApplicationEnv newInstance failed", new Object[0]);

}

} else {

AppLog.d(SHELL_LABEL, "entry hap moduleInfo is null", new Object[0]);

}

下面的代码则是ohos.abilityshell.HarmonyApplication引入的包和继承关系，明显是继承了android.app.Application这个类：

package ohos.abilityshell;

import android.app.ActivityManager;

import android.app.Application;

import android.content.Context;

import android.content.res.Configuration;

import android.os.Handler;

import android.os.HandlerThread;

import android.os.Looper;

import android.os.Message;

import android.os.Process;

import android.os.RemoteException;

import android.os.Handler.Callback;

import java.io.FileDescriptor;

import java.io.IOException;

import java.io.PrintWriter;

import java.util.Date;

import java.util.HashMap;

import java.util.HashSet;

import java.util.Iterator;

import java.util.Map;

import java.util.Optional;

import java.util.Set;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

import ohos.aafwk.ability.Ability;

import ohos.aafwk.ability.AbilityPackage;

import ohos.aafwk.ability.HarmonyosApplication;

import ohos.abilityshell.delegation.AbilityDelegator;

import ohos.app.AbilityContext;

import ohos.app.ContextDeal;

import ohos.app.DumpHelper;

import ohos.app.ProcessInfo;

import ohos.app.dispatcher.threading.AndroidTaskLooper;

import ohos.appexecfwk.utils.AppLog;

import ohos.bundle.AbilityInfo;

import ohos.bundle.BundleInfo;

import ohos.bundle.HapModuleInfo;

import ohos.eventhandler.EventRunner;

import ohos.global.resource.ResourceUtils;

import ohos.hiviewdfx.HiLogLabel;

import ohos.idn.BasicInfo;

import ohos.idn.DeviceManager;

import ohos.security.keystore.provider.HarmonyKeyStoreProvider;

import ohos.tools.Bytrace;

public class HarmonyApplication extends Application

下图则是鸿蒙SDK自带的库，明显是对应着Android的Activey/ContentProvider/Service组件，但少了一个BroadCastRecevicer，进去看代码，也是继承自Android的组件类。

还有ohos.abilityshell.IAbilityShell这个类的设计其实是有点问题的，看代码：

package ohos.abilityshell;

import android.content.Context;

import android.view.View;

public interface IAbilityShell {

void setSystemView(View var1);

Context getSystemContext();

ClassLoader getSystemClassLoader();

}

正常情况下，感觉Ability这个东西应该是与UI没有绑定的（我不讨论绑定UI是不是好），而华为的宣传也是，但在IAbilityShell设计里竟然出现了android.view.View这种UI的类，从设计上讲肯定是有问题的，正常设计应该是有一个子类AbstractAbilityShell，由它提供这个方法，在内部调用时可以先判断类型，而不应该在顶层接口直接暴露View。

晚上终于通过邮箱的方式，把远程虚拟手机上的DevEco Service和DRServer对应的APK下载下来，分别反编译后得到的是两个标准的Android对应的APK文件，并没有使用鸿蒙的HAP格式，图放在下面。

AndroidManifest.xml文件太长，随便复制了一段在下面，并没有像HAP格式使用AbilityShellActivity这种进行引导。

<intent-filter>

</intent-filter>

</activity>

<intent-filter android:priority="10000">

</intent-filter>

</service>

晚上没事干，顺手改了下代码，想确认一下类的加载是否如我猜测，在代码里拿到当前ClassLoader和父ClassLoader。不得不吐槽一把，这个鸿蒙的远程调试简直是太....，不是加不了断点，就是看调用堆栈时感觉幻灯片，关键是就为了看看这些ClassLoader，真机上3分钟搞定的事，我前后折腾一个小时。现在直接上图。

dalvik.system.PathClassLoader[DexPathList[[zip file "/data/app/com.example.myapplication-_0F6pSKs6nF8pHchlq4gbg==/base.apk", zip file "/data/app/com.example.myapplication-_0F6pSKs6nF8pHchlq4gbg==/feature_entry-debug-unsigned.hap"],nativeLibraryDirectories=[/data/app/com.example.myapplication-_0F6pSKs6nF8pHchlq4gbg==/lib/arm64, /system/lib64, /hw_product/lib64, /system/product/lib64]]]

以上代码，大家就懂了，还是有一整套Android Runtime在支持App运行的。

继续补充干货，今晚用了两个小时来看一整个UI界面的创建等情况，把里面涉及的类及变量还有流程用断点查看变量的方式，过了一遍（当然还有一些特殊的逆向手段）。最吐血的是，这两个小时，我有一个半小时甚至更久在等远程加载变量和堆栈。目前华为提供的虚拟机根本不具有真正意义上的可用性。

先上张图，再次证明HAP仍然是一个非标准的Android程序，运行在Android Runtime里。

这也和我前面的猜测一致。顺便又安装了一个使用QT开发的APK和一个硬件检测APK，看看底层是不是Linux（虽然通过adb shell已经接近实锤了）。不多说了。继续上图。

下面要实锤一下华为的鸿蒙2.0里到底有什么，根据我在断点里看到的东西，鸿蒙2.0确实不能简单的看作是安卓换壳，虽然太多的人都这样说，但这样简单的断言对华为说还是有点不公平的，我翻了Button/Image/Component...等类（想多翻一点，但太慢了），虽然它们可能多少都用得了一些Android的东西，但还是可以算作独立设计的一个东西，看完这些类，我大概也明白了鸿蒙2.0到底在做什么？非常类似于Qt了，好比原来Windows上提供了win32API，而Qt则提供了新的API（尽管在windows平台上运行时，底层还是要调用win32 api），这样就为未来鸿蒙迁移到别的平台上提供了可能性，这和我另一篇文章的内容也是一致的。

所以直接批评鸿蒙2.0是安卓换壳，是有一点过头了，毕竟还是做了一些事情的。但很可惜，我并不是特别看好这条路。

可以看得出来这套API是极大的模仿了Android的代码风格，比如类里的变量都是用m打头，它离成熟还早呢，因为看不到源代码，我不好简单评价是什么水平，很有可能在正式版本发布的时候也就是一个Android4水平，虽然不能小看Android4，那是Android走向成熟的一个标志，但那也是9年前的东西，离现在的Android11差距还是很大的。（额外说一句，我不太相信这套API是多年前就开始研发的，很可能是近一两年设计和赶工的）
未来这套API就算独立出来，可以在非Android Runtime或者说别的环境里运行时，原有的Android第三方控件应该都无法使用了（虽然可能有些方法绕过，但现在官方是没有说能用第三方控件的），对于很多公司来讲，会严重的压制为鸿蒙开发App的动力，就算华为做到所谓的分布式（我也持极其怀疑的态度），又有多少App用得上，似乎动力不足。
只要兼容Android，普通公司是绝对没有动力迁移系统的。
这套API的Android痕迹很重，虽然说AOSP不存在版权的问题，但也仍然可能是隐藏的雷。
这套东西就算未来不使用Android Runtime了，也还是Java语言，恐怕海外市场也仍然没有机会（参见Oracle起诉google赔88亿刀）。

步骤四对鸿蒙的部分解析

我把能看到的代码大致过一遍，也基本理解了鸿蒙2.0在开发这块的思路了（当然，只是个人看法）。

鸿蒙2.0提供的SDK，对外的接口完全屏蔽了Android（至少我翻的上百个类对外接口都不存在暴露Android类的内容），这样如果有一天完全脱离Android框架，理论上讲是有可能的（虽然难度极大）。但由于还是使用Java代码开发，所以理论上讲会和Google一样，会碰到Oracle的版权问题，而且对java库的依赖，从长远看，应该也没办法脱离Java。
Apk用来引导，然后使用ClassLoader加载用户程序，优点是可以屏蔽Android接口，缺点是在某些环境上可能会出不兼容问题，用过Shell方式封装Activity的同学应该知道我说的是什么，但华为从底层通过config.json可能容易解决这个问题。
至少在虚拟手机层面，是有一个Android运行时存在的，至于这个Android Runtime是不是华为开发的，还是直接来自AOSP，我就不猜了，也不评论了。
根据Log看到的信息，虚拟手机层面，应该还是有一个Linux Runtime存在的，因为里面的各种运行环境和参数都展示了有linux各种库参与。至于有没有鸿蒙微内核的存在，我没法证明，也没法证伪。
如果鸿蒙微内核也存在，和Linux Runtime一起存在，这种双内核结构，只能说我的见识没法猜想两者如何协作，比如由谁负责资源中断，如果哪位有双内核资源调配的方案或者论文，可以补充一下。

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