HarmonyOS开发之分布式硬件共享——使用虚拟设备

HarmonyOS开发之分布式硬件共享——使用虚拟设备

第一部分：引入

想象一下这样的场景：你在用平板电脑参加视频会议，但平板的摄像头像素不够高，画质模糊；或者你在智能手表上想拍照记录运动瞬间，但手表摄像头性能有限。传统解决方案是手动切换到手机拍照，再传回平板或手表，过程繁琐且体验割裂。

HarmonyOS的分布式硬件共享技术彻底改变了这一局面。它通过设备虚拟化技术，将网络中多个物理设备的硬件资源（摄像头、麦克风、传感器等）抽象为统一的资源池，应用可以像调用本地硬件一样调用远程设备的硬件能力。这就像给你的设备装上了"分身术"，让手机的高清摄像头、平板的麦克风、手表的传感器都能被其他设备按需调用，真正实现了"硬件互助、资源共享"的超级终端体验。

第二部分：讲解

一、分布式硬件共享的核心原理

1.1 技术架构

HarmonyOS的分布式硬件共享基于分布式软总线和设备虚拟化两大核心技术：

分布式软总线：相当于设备间的"隐形高速公路"，负责设备发现、连接认证和数据传输。它自动选择最优通信路径（Wi-Fi、蓝牙等），屏蔽底层网络差异，让跨设备通信像本地调用一样简单。

设备虚拟化：将远程设备的硬件能力抽象为本地虚拟驱动。当应用调用摄像头时，系统会：

• 发现并连接拥有摄像头的可信设备
• 在该设备上创建虚拟摄像头驱动
• 将虚拟驱动注册到本地设备管理器
• 应用通过标准Camera API调用，无需感知硬件位置

1.2 工作流程

// 文件：src/main/ets/entryability/EntryAbility.ts
import deviceManager from '@ohos.distributedHardware.deviceManager';
import camera from '@ohos.multimedia.camera';

@Component
export class DistributedCameraService {
  private deviceManager: deviceManager.DeviceManager | null = null;
  private remoteDeviceId: string | null = null;
  private remoteCamera: camera.CameraDevice | null = null;

  // 初始化设备管理
  async initDeviceManager(): Promise<void> {
    try {
      // 创建设备管理实例
      this.deviceManager = await deviceManager.createDeviceManager('com.example.cameraapp');
      
      // 监听设备状态变化
      this.deviceManager.on('deviceStateChange', (data) => {
        this.handleDeviceStateChange(data);
      });
      
      // 开始设备发现
      this.discoverDevices();
    } catch (error) {
      console.error('设备管理初始化失败:', error);
    }
  }

  // 发现附近设备
  private async discoverDevices(): Promise<void> {
    if (!this.deviceManager) return;
    
    try {
      const devices = await this.deviceManager.getTrustedDeviceList();
      
      // 优先选择有摄像头的手机设备
      const phoneDevice = devices.find(device => 
        device.deviceType === 'phone' && device.deviceName.includes('Phone')
      );
      
      if (phoneDevice) {
        this.remoteDeviceId = phoneDevice.deviceId;
        console.info('发现可用手机设备:', phoneDevice.deviceName);
      }
    } catch (error) {
      console.error('设备发现失败:', error);
    }
  }
}

二、核心代码实现

2.1 权限配置

在项目配置文件中声明必要的分布式权限：

// 文件：module.json5
{
  "module": {
    "requestPermissions": [
      {
        "name": "ohos.permission.DISTRIBUTED_DATASYNC",
        "reason": "用于设备间数据传输",
        "usedScene": {
          "abilities": ["MainAbility"],
          "when": "always"
        }
      },
      {
        "name": "ohos.permission.CAMERA",
        "reason": "调用摄像头拍照",
        "usedScene": {
          "abilities": ["MainAbility"],
          "when": "inuse"
        }
      },
      {
        "name": "ohos.permission.DISTRIBUTED_DEVICE_STATE",
        "reason": "发现并连接附近设备",
        "usedScene": {
          "abilities": ["MainAbility"],
          "when": "always"
        }
      }
    ]
  }
}

2.2 获取分布式摄像头列表

// 文件：src/main/ets/entryability/DistributedCamera.ts
import camera from '@ohos.multimedia.camera';

@Component
export class DistributedCamera {
  private cameraService: DistributedCameraService;
  private remoteCamera: camera.CameraDevice | null = null;

  // 获取分布式摄像头列表
  async getDistributedCameras(): Promise<camera.CameraDevice[]> {
    try {
      this.cameraService = new DistributedCameraService();
      await this.cameraService.initDeviceManager();
      
      const cameraManager = camera.getCameraManager(getContext(this));
      const cameras = await cameraManager.getCameras();
      
      // 筛选分布式摄像头
      const distributedCameras = cameras.filter(cameraDevice => {
        return cameraDevice.connectionType === camera.ConnectionType.CAMERA_CONNECTION_REMOTE;
      });
      
      return distributedCameras;
    } catch (error) {
      console.error('获取摄像头列表失败:', error);
      return [];
    }
  }
}

2.3 连接远程摄像头并拍照

// 文件：src/main/ets/entryability/DistributedCamera.ts
import image from '@ohos.multimedia.image';

async takePhotoWithRemoteCamera(): Promise<image.PixelMap> {
  try {
    const distributedCameras = await this.getDistributedCameras();
    if (distributedCameras.length === 0) {
      throw new Error('未找到可用的分布式摄像头');
    }

    // 选择第一个远程摄像头
    this.remoteCamera = distributedCameras[0];
    const cameraInput = await camera.createCameraInput(this.remoteCamera);

    // 创建拍照会话
    const photoSession = await camera.createPhotoSession(getContext(this));
    await photoSession.beginConfig();
    await photoSession.addInput(cameraInput);

    // 配置拍照参数
    const photoOutput = await camera.createPhotoOutput(getContext(this));
    await photoSession.addOutput(photoOutput);
    await photoSession.commitConfig();
    await photoSession.start();

    // 执行拍照
    const photo = await photoOutput.capture();
    console.info('拍照成功');

    // 清理资源
    await photoSession.stop();
    await cameraInput.release();
    
    return photo;
  } catch (error) {
    console.error('拍照失败:', error);
    throw error;
  }
}

三、关键API参数说明

API接口	参数说明	返回值	使用场景
deviceManager.createDeviceManager()	context: 应用上下文	DeviceManager实例	创建设备管理实例
deviceManager.getTrustedDeviceList()	无	DeviceInfo[]设备列表	获取可信设备列表
camera.getCameraManager()	context: 应用上下文	CameraManager实例	获取摄像头管理器
cameraManager.getCameras()	无	CameraDevice[]摄像头列表	获取所有摄像头（含分布式）
camera.createCameraInput()	cameraDevice: 摄像头设备	CameraInput实例	创建摄像头输入流
camera.createPhotoSession()	context: 应用上下文	PhotoSession实例	创建拍照会话
photoSession.addInput()	cameraInput: 摄像头输入	无	添加摄像头输入到会话
photoOutput.capture()	无	PixelMap图像数据	执行拍照并返回图像

四、实战场景：手表调用手机摄像头

4.1 场景描述

智能手表屏幕小、摄像头性能有限，但用户希望在手表上直接拍照并查看。通过分布式硬件共享，手表可以调用手机的摄像头进行拍照，照片自动同步到手表面面显示。

4.2 完整代码实现

// 文件：src/main/ets/entryability/WatchCameraApp.ts
@Entry
@Component
struct WatchCameraApp {
  @State isConnected: boolean = false;
  @State isTakingPhoto: boolean = false;
  @State photoData: image.PixelMap | null = null;
  @State deviceStatus: string = '搜索设备中...';
  
  private distributedCamera: DistributedCamera = new DistributedCamera();

  aboutToAppear(): void {
    this.checkDeviceConnection();
  }

  // 检查设备连接状态
  async checkDeviceConnection(): Promise<void> {
    try {
      const cameras = await this.distributedCamera.getDistributedCameras();
      this.isConnected = cameras.length > 0;
      this.deviceStatus = this.isConnected ? '设备已连接' : '未发现可用设备';
    } catch (error) {
      this.deviceStatus = '设备连接失败';
      console.error('设备连接检查失败:', error);
    }
  }

  // 拍照处理
  async takePhoto(): Promise<void> {
    if (!this.isConnected || this.isTakingPhoto) return;
    
    this.isTakingPhoto = true;
    try {
      this.photoData = await this.distributedCamera.takePhotoWithRemoteCamera();
      console.info('照片获取成功');
    } catch (error) {
      console.error('拍照过程失败:', error);
      this.deviceStatus = '拍照失败,请重试';
    } finally {
      this.isTakingPhoto = false;
    }
  }

  build() {
    Column({ space: 20 }) {
      // 状态显示
      Text(this.deviceStatus)
        .fontSize(16)
        .fontColor(this.isConnected ? '#00ff00' : '#ff0000')
        .margin({ bottom: 20 })

      // 拍照按钮
      Button(this.isTakingPhoto ? '拍照中...' : '拍照')
        .width(120)
        .height(120)
        .backgroundColor('#007DFF')
        .fontColor('#FFFFFF')
        .fontSize(18)
        .onClick(() => {
          this.takePhoto();
        })
        .enabled(this.isConnected && !this.isTakingPhoto)

      // 照片预览
      if (this.photoData) {
        Image(this.photoData)
          .width(200)
          .height(200)
          .objectFit(ImageFit.Contain)
          .border({ width: 1, color: '#CCCCCC' })
      }
    }
    .width('100%')
    .height('100%')
    .padding(20)
  }
}

五、注意事项与最佳实践

5.1 常见问题及解决方案

问题1：设备连接不稳定

• 原因：网络波动或设备离线
• 解决方案：实现重连机制，监听设备状态变化

// 监听设备状态变化
deviceManager.on('deviceStateChange', (data) => {
  if (data.action === 'offline' && data.device.deviceId === this.remoteDeviceId) {
    this.isConnected = false;
    this.deviceStatus = '设备已断开连接';
    // 自动重连
    setTimeout(() => this.checkDeviceConnection(), 3000);
  } else if (data.action === 'online') {
    this.checkDeviceConnection();
  }
});

问题2：权限申请失败

• 原因：用户拒绝授权或权限配置错误
• 解决方案：检查权限配置，提示用户手动开启

// 主动申请权限
async requestPermissions(): Promise<void> {
  try {
    await requestPermissionsFromUser([
      'ohos.permission.DISTRIBUTED_DATASYNC',
      'ohos.permission.CAMERA'
    ]);
  } catch (error) {
    console.error('权限申请失败:', error);
    // 提示用户手动开启权限
    prompt.showDialog({
      title: '权限申请',
      message: '请前往设置中开启相机和跨设备数据同步权限',
      buttons: [{ text: '确定' }]
    });
  }
}

问题3：拍照延迟高

• 原因：网络延迟或设备性能差异
• 解决方案：优化网络连接，使用设备能力查询接口

// 选择性能最优的设备
async selectBestCamera(): Promise<string | null> {
  const devices = await deviceManager.getTrustedDeviceList();
  let bestDevice: deviceManager.DeviceInfo | null = null;
  
  for (const device of devices) {
    const capabilities = await deviceManager.getDeviceCapabilities(device.deviceId);
    if (capabilities.camera && capabilities.camera.resolution > (bestDevice?.capabilities?.camera?.resolution || 0)) {
      bestDevice = device;
    }
  }
  
  return bestDevice?.deviceId || null;
}

5.2 性能优化建议

1. 设备发现优化：缓存设备列表，避免频繁发现
2. 资源释放：及时释放摄像头、会话等资源
3. 网络预连接：提前建立设备连接，减少拍照延迟
4. 数据压缩：传输前压缩图像数据，减少网络负载

第三部分：总结

核心要点回顾

1. 设备虚拟化是基础：通过分布式软总线将远程硬件抽象为本地虚拟驱动，应用调用方式与本地硬件一致
2. 权限配置是关键：必须正确声明DISTRIBUTED_DATASYNC、CAMERA等权限，并在运行时主动申请
3. 设备发现与连接：通过DeviceManager发现可信设备，监听设备状态变化，实现自动重连
4. 资源管理要规范：及时释放摄像头、会话等资源，避免内存泄漏

行动建议

1. 开发阶段：使用DevEco Studio的分布式模拟器进行多设备联调，模拟不同网络环境
2. 测试阶段：覆盖设备离线、网络切换、权限拒绝等异常场景，确保应用健壮性
3. 上线前：在真机环境进行充分测试，验证不同设备型号的兼容性

下篇预告

下一篇我们将进入多端协同案例：分布式购物车的实战开发。通过一个完整的电商购物车案例，学习如何实现商品数据在多设备间的实时同步、跨设备购物车迁移、以及分布式状态管理等高级技术。你将掌握分布式应用开发的完整流程，为后续的综合实战项目打下坚实基础。