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HarmonyOS第21天：解锁分布式技术，开启跨设备协同新体验

news 来源：原创 2025/8/18 14:44:19

一、HarmonyOS 分布式技术：开启万物互联新时代

在物联网蓬勃发展的今天，设备之间的互联互通不再是遥不可及的梦想，而是真切融入日常生活的现实。从智能家居设备的联动控制，到智能办公场景中的高效协作，再到智能出行中的无缝体验，我们越来越依赖设备之间的协同工作。HarmonyOS 的分布式技术，正是这股万物互联浪潮中的关键力量，它打破了设备之间的界限，为用户带来了前所未有的跨设备协同体验，让多设备联动从设想变为常态。接下来，让我们深入探索 HarmonyOS 分布式技术的奥秘，了解它是如何实现这一跨时代的设备交互变革。

二、分布式任务调度：应用流转的魔法

（一）调度原理

分布式任务调度是 HarmonyOS 分布式技术的关键一环，它基于分布式软总线、分布式数据管理、分布式 Profile 和分布式安全认证等技术特性，构建起统一的分布式服务管理机制。其中，分布式软总线扮演着至关重要的角色，它为设备间提供了统一的分布式通信能力管理，实现了不区分链路的设备发现、连接、组网和传输，就像一条无形的纽带，将不同设备紧密相连。通过分布式软总线，设备之间可以自动发现并建立连接，形成一个有机的整体。

在这个基础上，分布式任务调度平台能够对搭载 HarmonyOS 的多设备构筑的 “超级虚拟终端” 提供统一的组件管理能力。它将应用的基本组件 Ability 进行跨设备的启动、关闭、连接及断开连接以及迁移等操作。比如，当我们在手机上启动一个支持分布式调度的应用时，该应用的 Ability 组件可以根据我们的需求，在其他设备（如平板、智慧屏）上进行启动或迁移，而这一切对用户来说是几乎透明的，仿佛这些设备就是一个整体。这背后，是分布式任务调度平台对硬件差异的屏蔽，以及对应用组件的精细管理，它使得应用能够在不同设备间灵活调度，实现真正的跨设备协同。

（二）应用场景

分布式任务调度的应用场景十分广泛，给我们的生活和工作带来极大便利。以文档跨设备编辑为例，你在办公室的电脑上撰写一份文档，突然需要外出，此时只需点击迁移按钮，文档编辑任务就能无缝迁移到你的手机上，你可以在路上继续编辑；到达目的地后，又能将文档迁移到附近的平板上，借助平板更大的屏幕和更便捷的操作继续完善，整个过程中，文档的编辑状态、光标位置等信息都能完整保留，就像在同一台设备上操作一样。

再比如视频接续播放场景，你在客厅的智慧屏上观看电影，中途想要去卧室休息，只需一个简单的操作，电影就能从智慧屏迁移到卧室的平板上继续播放，播放进度、播放设置等都无需重新调整，让你享受不间断的观影体验。这种跨设备的任务迁移，打破了设备的限制，让用户能够在不同场景下自由切换设备，提升了使用的便捷性和流畅性。

（三）开发要点

对于开发者而言，要实现分布式任务调度，需要掌握一些关键要点。首先，在 Intent 中设置支持分布式的标记是必不可少的，例如使用 Intent.FLAG_ABILITYSLICE_MULTI_DEVICE 表示该应用支持分布式调度，若不设置这个标记，应用将无法获得分布式能力。其次，权限申请也至关重要，开发者需要在 config.json 中添加分布式数据传输的权限申请，如 {"name": "ohos.permission.servicebus.ACCESS_SERVICE"} ，以此获取跨设备连接的能力。在调用 PA（Particle Ability，即 Service 和 Data 模板的 Ability）时，必须在 Intent 中指定 PA 对应的 bundleName 和 abilityName ；当需要跨设备启动、关闭或连接 PA 时，还需在 Intent 中指定对端设备的 deviceId 。对于 FA（Feature Ability，即 Page 模板的 Ability）的迁移，要实现相同 bundleName 和 abilityName 的 FA 跨设备迁移，同样需要指定迁移设备的 deviceId 。只有严格按照这些要点进行开发，才能确保分布式任务调度功能的正常实现，为用户带来优质的跨设备应用体验。

三、分布式数据管理：数据无缝同步的奥秘

（一）存储机制

在传统操作系统中，实现跨端数据的共享和访问往往依赖云端，这不仅面临着搭建成本高、服务不够便捷的问题，还存在用户数据和隐私保护不足的风险。而 HarmonyOS 的分布式数据管理带来了全新的解决方案，它的设计理念是让数据不再与单一物理设备绑定，跨设备的数据处理如同本地数据处理一样方便快捷。

HarmonyOS 在近端将多台终端形成一台 “超级虚拟终端”，实现数据全部在本地完成存储。从物理层面看，各个设备仍保留其本地数据，但从开发者的视角，HarmonyOS 提供的是一个基于 “超级虚拟终端” 的分布式数据，将多个设备的数据集中在一个逻辑上的 “超级虚拟终端” 本地。比如在家庭照片分享场景中，以往家庭成员分享照片需借助社交软件，操作繁琐且耗时；使用 HarmonyOS 分布式数据管理后，通过家庭照片共享功能，全家人能直接在自己手机上浏览、收藏和保存所有人拍摄的照片，还能利用标签分类图片功能，一次查找到分布在不同终端上的照片，极大提升了数据处理的便捷性。

（二）安全保障

数据安全和隐私保护是用户最为关注的问题，HarmonyOS 在这方面采取了多重保障措施。首先，在设备可信认证方面，充分考虑单用户多设备、多用户多设备的场景，提供了两种设备认证方式。同账号设备自动连接，借助分布式软总线技术，设备能自动完成认证和连接，当其中一个设备开机进入网络，其他同账号设备在系统层面自动完成认证；对于账号无关的设备连接，则提供扫码方式完成设备认证和连接，只需调用系统接口生成二维码并扫码，即可完成认证连接，之后通过权限申请，设备间可实现应用沙箱内的数据及应用文件互访，且设备认证、秘钥管理、会话密钥协商，数据隔离和访问控制等都在系统层面完成，既降低开发门槛，又保障了安全性和用户隐私。

在数据隔离与访问控制方面，各应用的数据实现沙箱化隔离，每个应用通过分布式文件系统和分布式数据库只能访问到自己沙箱内的文件和数据。同时，提供垂直化数据安全的访问保护控制，不同安全风险等级的文件和数据会带上不同的等级标签，打开文件时通过等级标签来控制当前设备状态下是否允许访问，确保数据只能在安全的环境下被访问。

HarmonyOS 还依据相关法律法规（如 GDPR、HIPPA、NIST 等）的数据分类分级保护标准以及业界最佳实践，将数据分类成 S0/S1/S2/S3/S4 共 5 个保护等级。每个保护等级的数据从生成开始，在其存储、使用、传输的整个生命周期都需要根据对应的安全策略提供不同强度的安全防护，每个数据在生成时都会打上相应标签，这个标签伴随数据一生，指导 “超级虚拟终端” 的各个节点对其提供一致强度的安全防护，并且 “超级虚拟终端” 的访问控制系统支持依据标签进行访问控制策略，保证数据只能在可以提供足够安全防护的节点之间存储、传输和使用，有效防止数据泄露和非法访问。

（三）开发实践

在开发过程中，以单版本分布式数据库为例，开发者首先要在 config.json 中添加权限，如 "reqPermissions": [{"name": "ohos.permission.DISTRIBUTED_DATASYNC"}] ，这是使用分布式数据服务的基础。应用启动时，需弹出授权提示框，请求用户授权。

接着根据配置构造分布式数据库管理类实例。先根据应用上下文创建 KvManagerConfig 对象，再创建分布式数据库管理器实例，代码示例如下：

Context context = getApplicationContext();

KvManagerConfig config = new KvManagerConfig(context);

KvManager kvManager = KvManagerFactory.getInstance().createKvManager(config);

获取或创建单版本分布式数据库时，要声明需要创建的单版本分布式数据库 ID 描述。创建时，默认开启组网设备间自动同步功能，若应用对性能比较敏感，可设置关闭自动同步功能 setAutoSync (false)，并主动调用 sync 接口同步，示例代码如下：

try {

Options options = new Options();

options.setCreateIfMissing(true).setEncrypt(false).setKvStoreType(KvStoreType.SINGLE_VERSION);

String storeId = “testApp”;

SingleKvStore singleKvStore = kvManager.getKvStore(options, storeId);

} catch (KvStoreException e) {

HiLog.warn(LABEL_LOG, “getKvStore:” + e.getKvStoreErrorCode());

}

订阅分布式数据变化时，客户端需要实现 KvStoreObserver 接口，并构造并注册 KvStoreObserver 实例，例如：

class KvStoreObserverClient implements KvStoreObserver {

@Override

public void onChange(ChangeNotification notification) {

List<Entry> insertEntries = notification.getInsertEntries();

List<Entry> updateEntries = notification.getUpdateEntries();

List<Entry> deleteEntries = notification.getDeleteEntries();

}

KvStoreObserver kvStoreObserverClient = new KvStoreObserverClient();

singleKvStore.subscribe(SubscribeType.SUBSCRIBE_TYPE_ALL, kvStoreObserverClient);

将数据写入单版本分布式数据库，需构造需要写入的 Key 和 Value ，然后使用 put 方法写入，如：

try {

String key = “todayWeather”;

String value = “Sunny”;

singleKvStore.putString(key, value);

} catch (KvStoreException e) {

HiLog.warn(LABEL_LOG, “putString:” + e.getKvStoreErrorCode());

}

查询数据时，构造需要查询的 Key ，从单版本分布式数据库快照中获取数据并捕获异常，示例如下：

try {

String key = “todayWeather”;

String value = singleKvStore.getString(key);

} catch (KvStoreException e) {

HiLog.warn(LABEL_LOG, “getString:” + e.getKvStoreErrorCode());

}

同步数据到其他设备，要先获取已连接的设备列表，然后选择同步方式进行数据同步，比如采用 PUSH_ONLY 同步方式：

List<DeviceInfo> deviceInfoList = kvManager.getConnectedDevicesInfo(DeviceFilterStrategy.NO_FILTER);

List<String> deviceIdList = new ArrayList<>();

for (DeviceInfo deviceInfo : deviceInfoList) {

deviceIdList.add(deviceInfo.getId());

}

singleKvStore.sync(deviceIdList, SyncMode.PUSH_ONLY);

掌握这些开发步骤和代码示例，开发者就能更好地利用 HarmonyOS 的分布式数据管理功能，开发出数据安全、同步便捷的应用。

四、分布式 UI：打造一致的跨设备体验

（一）特性优势

HarmonyOS 的分布式 UI 框架为开发者提供了强大的工具，以实现跨设备的一致体验。它具有多方面的显著特性。

在跨平台一致性方面，开发者可以使用同一套代码库和 API，在手机、平板、智能手表、车机等不同设备上实现一致的 UI 体验。这种统一开发环境减少了为不同设备单独开发 UI 的工作量，同时保证了用户体验的连贯性。框架还支持根据设备的屏幕尺寸、分辨率和形状自动调整界面布局，确保应用在各种设备上都能提供最佳的用户界面显示，无论是大屏的智慧屏，还是小尺寸的智能手表，应用都能自适应展示，给用户带来舒适的视觉感受。

在渲染性能上，HarmonyOS 采用先进的渲染技术，确保应用界面能够快速、流畅地呈现给用户。通过优化渲染过程和组件布局，减少了界面卡顿和延迟。框架采用多线程设计，将 UI 线程、渲染线程等分开处理，进一步提高了应用的整体运行效率，让用户操作更加流畅顺滑。

从开发方式来说，分布式 UI 框架支持声明式开发范式，开发者可以专注于描述界面的状态和变化，而无需过多关注具体的实现细节。这种开发方式降低了开发难度，提高了开发效率。通过数据绑定机制，开发者可以方便地实现界面与数据的同步更新，提升了应用的响应性和用户体验，当数据发生变化时，界面能实时更新，无需手动刷新。

它还提供了一套丰富的组件库，包括常见的 UI 组件、布局组件和业务组件等。这些组件经过优化和测试，确保了稳定性和性能。开发者还可以根据需要自定义组件，满足特定场景下的需求。组件化开发方式使得代码更加模块化，易于维护和复用，开发者可以将常用的功能封装成组件，在不同的应用或项目中重复使用，提高开发效率和代码质量。

分布式协同能力也是其一大亮点，该框架支持多设备之间的协同工作，通过分布式技术实现设备间的无缝连接和数据共享。这使得开发者可以创建跨设备的应用场景，提供更加沉浸式的用户体验。比如在智能家居控制应用中，用户可以在手机上操作灯光开关，同时在平板上查看灯光状态，设备间的数据实时同步，操作流畅自然。框架引入了分布式消息传递系统，允许设备之间以高效的方式共享信息，实现各种协同工作，如文件传输、实时通话等，增强了用户在不同设备间切换的连贯性和便捷性。

（二）开发步骤

以 uni - app 开发为例，利用 HarmonyOS 的分布式 UI 框架实现跨设备一致的用户体验，主要涉及以下步骤。

首先要熟悉 HarmonyOS 提供的分布式 UI 框架，了解其核心概念，包括 Ability（应用的基础单元，可以跨设备免安装调度和运行）、用户程序框架（负责包管理、Ability 管理和分布式管理）和 UI 编程框架（应用的用户界面），熟悉框架的特性和使用方法，为后续开发打下基础。

要使用 uni - app 的跨平台能力。uni - app 是一个使用 Vue.js 开发所有前端应用的框架，可以编译到 iOS、Android、H5 以及各种小程序等多个平台，对于 HarmonyOS，uni - app 也提供了支持，允许开发者使用统一的代码库来开发 HarmonyOS 应用，充分利用其跨平台特性，减少开发工作量。

在 uni - app 项目中，通过 HarmonyOS SDK 或者 uni - app 的扩展 API 来接入分布式 UI 相关的组件和 API 。这些组件和 API 提供了跨设备界面布局、数据同步、任务调度等功能，使得开发者能够方便地实现跨设备的 UI 展示和交互，比如接入分布式的按钮组件、文本框组件等，实现跨设备的交互操作。

为了确保跨设备一致的用户体验，需要设计响应式的 UI 界面。这包括使用百分比、Flex 布局等 CSS 特性来适应不同屏幕尺寸和分辨率，使界面元素能够根据设备屏幕大小自动调整位置和大小。编写可复用的 Vue 组件来减少代码的冗余，将常用的界面元素封装成组件，方便在不同页面和设备上使用。

HarmonyOS 的分布式数据管理能力使得数据可以在不同设备间共享和同步。在 uni - app 中，可以通过调用分布式数据 API 来实现数据的跨设备访问和更新，从而保持用户在多个设备上的数据一致性，例如在一个笔记应用中，用户在手机上创建的笔记，通过分布式数据管理，能实时同步到平板上，方便用户在不同设备上查看和编辑。

在开发过程中，需要针对不同的设备组合进行充分的测试，以确保应用的跨设备协同运行和用户体验的一致性。HarmonyOS 提供了丰富的测试工具和调试手段，帮助开发者及时发现和解决问题，通过在手机、平板、智能手表等多种设备上进行测试，检查界面显示、交互操作、数据同步等功能是否正常，确保应用在各种设备上都能稳定运行，为用户提供良好的体验。

五、实战项目：开发多设备协同应用

（一）项目需求分析

以多机位拍摄应用为例，这是一个在影视制作、直播等领域有广泛需求的应用场景。在影视拍摄中，导演常常需要从多个角度捕捉画面，以丰富影片的视觉效果；直播行业中，多机位拍摄能让观众从不同视角观看直播内容，增强观看体验。对于这样的应用，其功能需求主要包括：多设备实时拍摄画面的同步采集，确保各机位的画面在时间上保持一致，避免出现画面延迟不同步的情况；拍摄参数的统一设置，如分辨率、帧率、曝光等，使不同机位拍摄的画面风格和质量保持一致；拍摄任务的灵活调度，导演可以根据拍摄需求，随时切换不同机位的拍摄状态，如开始、暂停、停止等；拍摄数据的高效管理，包括画面数据的存储、传输和后期编辑，方便后续对素材的处理和使用。

从技术实现角度来看，需要借助 HarmonyOS 的分布式任务调度技术，实现拍摄任务在不同设备（手机、平板、专业摄像机等搭载 HarmonyOS 的设备）间的灵活分配和协同；利用分布式数据管理技术，保障拍摄画面数据在多设备间的实时同步和安全存储；运用分布式 UI 技术，为导演提供一个统一、便捷的操作界面，使其能在不同设备上对拍摄过程进行监控和控制。

（二）技术选型与架构设计

在技术选型上，前端开发可以采用基于 ArkTS 语言的开发框架，ArkTS 语言具有简洁、高效、类型安全等特点，能够很好地与 HarmonyOS 的分布式 UI 框架结合，实现流畅的用户界面交互。后端服务可以选择使用 Java 语言开发，借助 Java 丰富的生态系统和强大的性能，处理拍摄任务调度、数据存储与管理等业务逻辑。数据库方面，选用 HarmonyOS 提供的分布式数据库，如单版本分布式数据库，满足数据在多设备间的同步和管理需求。

架构设计上，采用分层架构。表现层负责提供用户界面，包括设备连接管理、拍摄参数设置、拍摄画面实时预览等功能。通过分布式 UI 框架，实现界面在不同设备上的自适应展示，用户可以在手机、平板等设备上方便地操作应用。业务逻辑层处理拍摄任务的调度、设备状态的管理等核心业务。利用分布式任务调度技术，根据用户操作和设备状态，合理分配拍摄任务到不同设备。数据访问层负责与分布式数据库进行交互，实现拍摄画面数据的存储、读取和同步。通过分布式数据管理技术，确保数据在多设备间的一致性和安全性。例如，当一个机位拍摄的画面数据发生变化时，能及时同步到其他设备，保证各设备上的数据实时更新。

（三）代码实现与效果展示

在代码实现中，以跨设备启动应用为例，使用原子化服务实现免安装启动。首先创建原子化服务项目，在 config.json 中配置相关信息，如：

{

"module": {

"name": "multi_camera_app",

"type": "entry",

"abilities": [

{

"name": "com.example.multicamera.MainAbility",

"icon": "$media:icon",

"description": "$string:main_ability_description",

"label": "$string:app_name",

"type": "page",

"launchType": "standard",

"visible": true,

"metadata": {

"launch_mode": "standard"

"skills": [

{

"entities": ["entity.system.home"],

"actions": ["action.system.home"]

}

]

}

]

}

在 MainAbility 中，通过 Intent 实现跨设备启动其他设备上的应用实例，代码如下：

Intent intent = new Intent();

Operation operation = new Intent.OperationBuilder()

.withDeviceId("target_device_id")

.withBundleName("com.example.multicamera")

.withAbilityName("com.example.multicamera.MainAbility")

.build();

intent.setOperation(operation);

startAbility(intent);

对于数据同步，以分布式数据库为例，在应用启动时获取分布式数据库实例：

Context context = getApplicationContext();

KvManagerConfig config = new KvManagerConfig(context);

KvManager kvManager = KvManagerFactory.getInstance().createKvManager(config);

Options options = new Options();

options.setCreateIfMissing(true).setEncrypt(false).setKvStoreType(KvStoreType.SINGLE_VERSION);

String storeId = “camera_data_store”;

SingleKvStore singleKvStore = kvManager.getKvStore(options, storeId);

当某个机位拍摄的画面数据发生变化时，将数据写入数据库并同步到其他设备：

try {

String key = “camera_1_frame_001”;

String value = “frame_data_base64_string”;

singleKvStore.putString(key, value);

List<DeviceInfo> deviceInfoList = kvManager.getConnectedDevicesInfo(DeviceFilterStrategy.NO_FILTER);

List<String> deviceIdList = new ArrayList<>();

for (DeviceInfo deviceInfo : deviceInfoList) {

deviceIdList.add(deviceInfo.getId());

}

singleKvStore.sync(deviceIdList, SyncMode.PUSH_ONLY);

} catch (KvStoreException e) {

HiLog.warn(LABEL_LOG, “putString or sync:” + e.getKvStoreErrorCode());

}

最终的多设备协同效果展示中，在多个设备上同时运行多机位拍摄应用，各设备的拍摄画面实时同步显示在统一的监控界面上。导演可以在任意设备上操作，实现拍摄参数的调整、机位的切换等功能。比如在一场直播活动中，使用手机、平板和专业摄像机作为机位，手机上可以方便地查看各个机位的实时画面，平板上用于设置拍摄参数和切换机位，专业摄像机负责高质量的画面采集，通过 HarmonyOS 的分布式技术，这些设备协同工作，为观众呈现出精彩的直播内容，大大提升了拍摄和直播的效率与体验。

六、总结与展望

通过对 HarmonyOS 分布式技术的深入学习，我们领略到了其强大的跨设备协同能力，从分布式任务调度实现应用的自由流转，到分布式数据管理保障数据的安全同步，再到分布式 UI 打造一致的跨设备体验，这些技术共同构建起了 HarmonyOS 万物互联的基础。

展望未来，随着物联网的持续发展，HarmonyOS 分布式技术有望在更多领域发挥重要作用。在智能家居领域，它将实现更多设备的深度协同，用户可以通过一个设备轻松控制家中所有智能设备，打造真正智能化、便捷化的家居环境；在智能办公场景中，不同办公设备之间的协作将更加高效，文件、任务能在设备间无缝切换，提升办公效率；在智能教育领域，HarmonyOS 分布式技术可能会让学生和教师在不同设备上实现更流畅的互动和学习体验，丰富教学方式和资源。

对于开发者来说，HarmonyOS 分布式技术为我们提供了广阔的创新空间。希望大家能够继续深入探索和实践，充分利用这些技术，开发出更多创意十足、功能强大的多设备协同应用，为用户带来更加智能、便捷的体验，共同推动 HarmonyOS 生态的繁荣发展。

一、HarmonyOS 分布式技术：开启万物互联新时代

二、分布式任务调度：应用流转的魔法

（一）调度原理

（二）应用场景

（三）开发要点

三、分布式数据管理：数据无缝同步的奥秘

（一）存储机制

（二）安全保障

（三）开发实践

四、分布式 UI：打造一致的跨设备体验

（一）特性优势

（二）开发步骤

五、实战项目：开发多设备协同应用

（一）项目需求分析

（二）技术选型与架构设计

（三）代码实现与效果展示

六、总结与展望

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