低代码开发：合璧操作系统设备侧的软件架构

在我们发布了 hiWebKit 之后，飞漫的研发团队立即开始着手构建合璧操作系统（HybridOS）设备侧的应用运行环境。本文将为大家介绍合璧操作系统设备侧的软件架构及主要特性。

随着物联网的发展，诸如工业控制面板、家用电器、智能门锁、智能音箱等产品开始配置了触摸屏，用户对人机交互的要求越来越高。

这类目标设备通常具有如下的特征：

1. 具有较大的屏幕尺寸，通常横屏显示。
2. 无实体按键或只有单个实体按键，用户使用触摸屏操作。
3. 基本的多任务切换能力。
4. 一定的系统设置功能，如获取 WiFi 列表，连接指定 WiFi 设备等。
5. 需要提供固件升级功能。

当下，当我们使用 Linux+MiniGUI/Qt 或者 RTOS+MiniGUI 等软件方案开发此类设备时，遇到的最大的问题就是 C/C++ 开发人员难觅，开发门槛高，开发周期长等。而使用合璧操作系统为设备侧提供的全新软件栈，此类问题将不复存在。合璧操作系统设备侧软件栈将为这类设备的开发提供最先进的低代码甚至无代码开发技术：

1. 开发者可基于 hiWebKit 的扩展标签和功能，结合 HTML 5/CSS 3/JavaScript 开发具有丰富交互效果和优秀展示能力的图形用户界面。
2. 如果产品要求更低的硬件成本，我们甚至可以禁止 hiWebKit 中的 JavaScript 支持，借助 hiWebKit 中的页面动态更新能力，可以以更小的存储空间和运行内存获得一样的效果。
3. 合璧操作系统设备侧软件架构使用界面和功能解耦的设计思路，界面的开发和功能先天分离为不同的模块实现，这将大大方便并行开发、测试和调试。

下图给出了合璧操作系统设备侧的软件架构。

在合璧操作系统设备侧，我们使用 MiniGUI 5.0（多进程模式）作为窗口系统，为尽量少占用系统资源，状态栏、任务栏等系统界面仍使用 C/C++ 开发，而所有的应用基于 hiWebKit 来渲染其界面。在人机交互层面，一共运行着四个进程：

1. MiniGUI 的 mginit。该进程扮演窗口管理器运行，使用 C/C++ 开发，包括如下模块：
   1. 定制的合成器（compositor），用于提供应用主窗口启动、关闭时，以及切换主窗口时的动画特效。
   2. 可选的输入法支持。
2. 动态壁纸。该进程展示动态壁纸。
3. 系统管理进程，拥有较高的系统管理权限，该进程负责创建应用子进程，并创建和维护如下主窗口（称为系统主窗口，system main window）：
   1. 任务栏（Docker Bar），用于呼出主功能（或启动器）、系统设置，选择和切换应用主窗口等。
   2. 状态栏（Status Bar），用于展示当前活动主窗口的标题（及图标）、时间以及系统电量等信息。
   3. 锁屏（HybridOS Screen Lock），在 hiWebKit 支持下运行，从而可使用 HTML/CSS/JavaScript 开发。
   4. 启动器（HybridOS Launcher），在 hiWebKit 支持下运行，从而可使用 HTML/CSS/JavaScript 开发。
   5. 通知（HybridOS Notification），在 hiWebKit 支持下运行，从而可使用 HTML/CSS/JavaScript 开发。
4. 应用进程，在 hiWebKit 的支持下运行，使用扩展的 Web 前端技术开发：
   1. 应用进程创建的主窗口称为应用主窗口（app main window）；所有应用主窗口由单个 hiWebKit 进程实例管理，属于同一进程地址空间。
   2. 同一时刻只有一个前台应用主窗口展示在屏幕上（全屏），其他后台的应用主窗口对应的页面，进入节约内存状态。
   3. 后台应用主窗口被唤醒后，恢复页面状态，原来的前台主窗口称为后台应用主窗口，进入节约内存状态。

与应用配合，系统中运行有若干服务器或者守护进程：

1. hiBus 本地总线服务器。通过该服务器，我们可以在应用中获得系统状态的变化信息（如电量、WiFi 信号强度等），还可以通过发送任务请求来完成某些系统功能，如连接到指定的 WiFi 热点。在使用 hiWebKit 扩展标签的情形下，我们利用 hiBus 提供的服务完成页面的自动更新，而无需 JavaScript 的支持。
2. 本地 WebSocket 服务器（hiWSServer）。该服务运行在本地，为基于 hiWebKit 的页面提供 WebSocket 服务，本质上作为 hiBus 服务器的代理进行运行，从而无需开发 JavaScript 的本地绑定对象，即可实现对系统功能的调用。
3. 真正完成具体功能的任务，通常被设计为守护进程，可使用 Python 脚本或者 C/C++ 程序来开发。这些守护进程连接到 hiBus 上，获取来自应用的任务请求，执行对应的请求并返回相应的数据，或者主动发送系统通知给需要的应用。

我们如此设计合璧操作系统设备侧的软件架构，主要出于如下几点考虑：

1. 将人机交互界面和具体功能的实现完全隔离开来，最大程度解耦数据和交互。
2. 利用简单的机制将系统中不同的模块连接起来。
3. 使用最高效的编程语言和开发工具开发系统中不同的功能模块，比如 GUI，使用扩展的 HTML/CSS/JavaScript Web 前端技术，而真正实现设备功能的模块，用 C/C++ 或者 Python 开发。

其实，这一架构思路已经在飞漫软件曾经开发的一款智能硬件产品（CBPlus）中得到了的应用。

我们计划在 2020 年 10 月发布合璧操作系统设备侧应用外壳（hiShell）的第一个版本；2020 年 12 月，发布完整的合璧操作系统设备侧软件栈以及文档、示例代码和演示系统。

记住，HybridOS 遵循过程开源原则，发布即意味着您可以同时看到源代码。实际上，HybridOS 的源代码是实时镜像到 GitHub 上的。

我们的目标是：仅仅使用扩展的 HTML/CSS 技术，而不使用 JavaScript 的情况下，也能满足 80% 以上的物联网设备侧人机交互界面的开发需求。

这令人激动的创新产品，再过四个月，大家就可以用于产品开发了！

点击文末原文链接，支持合璧操作系统，请点亮 GitHub 上 HybridOS 项目的星星吧！

原文链接：https://github.com/FMSoftCN/hybridos