分布式數(shù)據(jù)對象的產(chǎn)生背景、原理及開發(fā)案例

原標(biāo)題：分布式數(shù)據(jù)對象：超級終端的"全局變量"

在3月底發(fā)布的OpenHarmony v3.1 Release版本中，新增了分布式數(shù)據(jù)對象特性。什么是分布式數(shù)據(jù)對象呢？本期就讓我們一起來了解一下。

一、背景介紹

OpenHarmony作為分布式操作系統(tǒng)，支持運行在不同的終端設(shè)備上。這些終端設(shè)備通過跨端遷移和多端協(xié)同等，可以為用戶提供豐富、流暢的全場景體驗。在這種分布式場景下，不同設(shè)備之間需要進(jìn)行數(shù)據(jù)互通來實現(xiàn)設(shè)備間的配合。

下面先看兩個分布式場景的示例：

示例1：可觸屏和TV的協(xié)作

在TV/PAD上觀看視頻時，在可觸屏設(shè)備上控制TV/PAD上的播放狀態(tài)、進(jìn)度、音量和速度等，實現(xiàn)多端控制。

圖1 多端控制，解放設(shè)備限制

示例2：詞典筆同步翻譯

使用詞典筆掃描書本內(nèi)容，在手機(jī)/PAD上同步展示翻譯結(jié)果、內(nèi)容鏈接、詞典、例句和音標(biāo)等。

圖2 同步翻譯，學(xué)習(xí)不限小屏

要實現(xiàn)上面兩個示例的功能，首先必須實現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)同步。傳統(tǒng)方式下，設(shè)備之間的數(shù)據(jù)同步，需要開發(fā)者完成消息處理邏輯，包括：建立通信鏈接、消息收發(fā)處理、錯誤重試、數(shù)據(jù)沖突解決等操作，工作量非常大。而且設(shè)備越多，調(diào)試復(fù)雜度將呈指數(shù)增長。是否有更簡單的實現(xiàn)方式？經(jīng)過分析，我們發(fā)現(xiàn)，示例中的播放狀態(tài)、進(jìn)度、音量和速度等其實都是變量。如果這些變量支持“全局”訪問，那么開發(fā)者跨設(shè)備訪問這些變量就能像操作本地變量一樣，數(shù)據(jù)就能夠自動高效、便捷地實現(xiàn)多端同步了。

為此，本次OpenHarmony v3.1 Release版本新增了分布式數(shù)據(jù)對象特性。分布式數(shù)據(jù)對象為開發(fā)者在分布式應(yīng)用場景下提供簡單易用的JS接口，輕松實現(xiàn)多設(shè)備間同應(yīng)用的數(shù)據(jù)協(xié)同，同時設(shè)備間可以監(jiān)聽對象的狀態(tài)和數(shù)據(jù)變更。與傳統(tǒng)方式相比，分布式數(shù)據(jù)對象大大減少了開發(fā)者的工作量。

（為方便描述，后文中“分布式數(shù)據(jù)對象”也簡稱為“對象”。）

二、原理解析

這么簡單高效的分布式數(shù)據(jù)對象技術(shù)具體如何實現(xiàn)的呢？讓我們來一一解析~

1. 對象的數(shù)據(jù)同步

分布式數(shù)據(jù)對象，最重要的功能就是對象之間的數(shù)據(jù)同步?？尚沤M網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備可以在本地創(chuàng)建分布式數(shù)據(jù)對象，并設(shè)置sessionID。不同設(shè)備上的分布式數(shù)據(jù)對象，通過設(shè)置相同的sessionID，建立對象之間的同步關(guān)系。

如圖3所示，設(shè)備A和設(shè)備B上的“分布式數(shù)據(jù)對象1”，其sessionID均為session1，這兩個對象建立了session1的同步關(guān)系。

圖3 對象的同步關(guān)系

一個同步關(guān)系中，一個設(shè)備只能有一個對象加入。比如圖3中，設(shè)備A的“分布式數(shù)據(jù)對象1”已經(jīng)加入了session1的同步關(guān)系，所以，設(shè)備A的“分布式數(shù)據(jù)對象2”就加入失敗了。

建立同步關(guān)系后，每個session有一份共享對象數(shù)據(jù)。加入了同一個session的對象，支持以下操作：

（1）讀取/修改session中的數(shù)據(jù)。

（2）監(jiān)聽數(shù)據(jù)變更，感知其他對象對共享對象數(shù)據(jù)的修改。

（3）監(jiān)聽狀態(tài)變更，感知其他對象的加入和離開。

關(guān)于分布式數(shù)據(jù)對象的數(shù)據(jù)同步，值得注意的是，同步的最小單位是“屬性”。比如，圖4中對象1包含三個屬性：name、age和parents。當(dāng)其中一個屬性變更時，則數(shù)據(jù)同步時只需同步此變更的屬性。

圖4 數(shù)據(jù)視圖

2. 對象的生命周期

接下來，我們從生命周期的角度來全面認(rèn)識一下分布式數(shù)據(jù)對象。

圖5 生命周期

如圖5所示，對象包括三種狀態(tài)：未初始化、本地對象和分布式對象。這三種狀態(tài)說明如下：

圖6 對象的三種狀態(tài)

根據(jù)條件變化，對象在這三種狀態(tài)之間會來回切換：

最開始，對象處于未初始化狀態(tài)。實例化之后，對象就從未初始化狀態(tài)切換到本地對象狀態(tài)。給對象設(shè)置sessionID，收到對端設(shè)備對象上線通知后，此時可以跨設(shè)備同步數(shù)據(jù)了，對象就進(jìn)入了分布式對象狀態(tài)。

本端或遠(yuǎn)端設(shè)備下線，或者sessionID被清除，那么對象又切回本地對象狀態(tài)。分布式對象實例和對應(yīng)的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫都保存在應(yīng)用程序的進(jìn)程空間，當(dāng)應(yīng)用程序退出后，分布式對象和內(nèi)存數(shù)據(jù)庫也隨之銷毀，對象直接進(jìn)入未初始化狀態(tài)。

三、開發(fā)約束及案例

經(jīng)過上面的介紹，大家對分布式數(shù)據(jù)對象已經(jīng)有了充分的了解了，下面就要介紹開發(fā)者們最關(guān)心的“怎么用”的問題了。

在使用分布式數(shù)據(jù)對象之前，我們先說明一下相關(guān)的開發(fā)約束：

1. 單個應(yīng)用程序最多只能創(chuàng)建16個分布式數(shù)據(jù)對象實例。

2. 考慮到性能和用戶體驗，最多不超過3個設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)協(xié)同。

3. 考慮到性能和用戶體驗，分布式數(shù)據(jù)對象大小限制在500KB以內(nèi)。

4. 分布式數(shù)據(jù)對象的數(shù)據(jù)同步發(fā)生在同一個應(yīng)用程序下，且同session ID之間。

接下來，我們通過一個簡單的開發(fā)案例來講解如何使用分布式數(shù)據(jù)對象。此案例中，設(shè)備A和設(shè)備B分別創(chuàng)建一個包含3個屬性的對象，這兩個對象加入到同一個session，建立同步關(guān)系。一個對象的屬性變更會自動同步到另一個對象，從而實現(xiàn) “全局變量”效果。

通過此案例，我們能夠掌握分布式數(shù)據(jù)對象的基本操作，包括：

1. 創(chuàng)建對象

2. 設(shè)置sessionID

3. 設(shè)置監(jiān)聽對象變更的回調(diào)

4. 監(jiān)聽狀態(tài)變更

代碼示例如下：

1. 設(shè)備A的JS代碼示例：

本期，我們?yōu)榇蠹抑v解了分布式數(shù)據(jù)對象的產(chǎn)生背景、原理及開發(fā)案例。如果你想體驗更詳細(xì)的分布式數(shù)據(jù)對象，歡迎加入OpenHarmony開源項目，項目對應(yīng)分布式數(shù)據(jù)庫倉庫地址：

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審核編輯：湯梓紅