上期文章我們講到了ArkUI的三大特性，同時提到了ArkUI是一套用于構建HarmonyOS應用界面的UI開發框架，本期我們將從架構設計上來聊聊ArkUI的設計理念。

ArkUI架構圖

從架構圖可以看出，ArkUI的設計理念是在端到端整條技術路徑設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”——【前端層】

前端層

架構的第一層【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信息語法規范，UI組件以及ArkTS語言特有的狀態管理機制。

獨立的封裝

此外，ArkUI對常用的UI組件的結構、樣式、事件三大屬性進行了獨立的封裝，內置于SDK中。開發人員可以根據項目設計需求，調用與設計匹配的組件函數，傳入相應的參數來完成UI描述。

聲明式UI信息語法

同時使用聲明式UI信息語法，可以讓數據和View進行聯動更新，華為自研語言ArkTS為這種聯動刷新提供了多維度的狀態管理機制，開發人員通過對數據進行注釋標記，合理控制數據對應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】，它涉及到開發環境和終端環境

運行流程圖

【方舟編譯運行時】的流程包含4步

跨語言調用

第1步是跨語言調用

ArkUI在開發項目時支持多語言開發，為不同的開發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為語法基礎的應用編程語言。

類型系統

在預編譯的過程中，數據的靜態類型信息會攜帶在生成的統一字節碼中，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，使得應用啟動時就可以執行AOT生成的優化機器碼獲得高性能運行體驗。

統一字節碼

第2步是統一字節碼

完成項目開發將項目進行打包時，方舟編譯器將編寫的高級編程語言通過內置的工具鏈，編譯為一種與運行設備和系統無關的可移植介質，這種介質就叫統一字節碼（又稱方舟碼，abc文件），這個過程也稱為字節碼預編譯。

統一字節碼

第3步是機器碼和安裝包

字節碼在設備上可以通過解釋執行或者編譯后執行的方式運行，對于執行性能要求高的部分字節碼調用AOT生成機器碼。

最后，應用經歷了開發、字節碼預編譯、AOT靜態優化編譯、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備上運行預覽了。

GC機制

第4步是GC（Garbage Collection）機制

搭載HarmonyOS系統的設備

對比其他設備，搭載HarmonyOS系統的設備上運行應用時會顯得特別流暢，這里的秘密是什么呢？

GC機制技術問題

由于在傳統的操作系統中，基于Tracing的GC存在著STW（Stop The World）階段暫停時間較長的問題。

STW

當手機內存資源不夠用的時候，傳統操作系統虛擬機就會召喚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，開發者無法精確控制和干預，在性能較差的手機上會表現出較強的“間歇性”卡頓。這就好比行駛在市區道路的車輛，在經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存回收方面重新設計，基于Tracing GC推出了高性能內存回收技術——HPP GC（High Performance Partial Garbage Collection）。HPP GC綜合了多種Tracing GC算法，根據不同對象區域，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前端開發人員調用。

渲染管線

渲染管線是位于運行時內部的一個獨立的渲染線程，它負責支配CPU多線程地去工作，讓CPU為GPU提供更多的渲染數據，最大額度的調取GPU的能力。

到此，【核心層】已全部介紹完畢。

通過本期ArkUI架構的學習，相信大家已經了解方舟編譯運行時的技術和流程，也對ArkUI的設計理念有了基礎的認識。完整版的內容可查看上方的視頻，我們下期再見~

END

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