鸿蒙平板作为PC副屏(扩展桌面模式)完整指南
【摘要】 引言在数字化办公和创意工作日益普及的今天,多屏协作已成为提升工作效率的重要技术手段。传统的双显示器 setup 虽然能提供扩展桌面功能,但存在成本高、空间占用大、线缆繁杂等问题。随着移动设备性能的不断提升,利用平板电脑作为PC的副屏成为极具吸引力的替代方案。鸿蒙操作系统凭借其独特的分布式技术架构,为多设备协同提供了原生支持。通过鸿蒙的分布式软总线、设备虚拟化、数据共享等核心技术,我们可以实现...
引言
技术背景
鸿蒙分布式显示技术架构
1. 分布式软总线(Distributed Soft Bus)
-
超低延迟传输:优化的数据传输协议,确保屏幕内容的实时同步 -
自适应带宽:根据网络状况动态调整传输质量和帧率 -
多协议融合:统一抽象WiFi、蓝牙、USB等多种物理连接方式 -
安全加密:端到端加密保护显示内容的安全性
2. 设备虚拟化(Device Virtualization)
-
显示设备虚拟化:将平板屏幕虚拟化为PC的逻辑显示器 -
输入设备共享:支持平板触摸、手写笔作为输入设备控制PC -
GPU资源共享:利用分布式GPU能力进行渲染加速 -
内存共享:高效的显存共享机制减少数据拷贝开销
3. 分布式数据管理
-
屏幕数据同步:实时同步PC屏幕区域到平板显示 -
增量更新:只传输变化的屏幕区域,降低带宽消耗 -
压缩优化:智能图像压缩算法平衡质量和性能 -
缓存策略:多级缓存减少重复数据传输
扩展桌面技术原理
1. Windows扩展显示协议
-
图形驱动模型支持多显示适配器 -
每个显示器作为独立的显示管道 -
支持不同的分辨率、刷新率和色彩深度
-
合成管理器处理多显示器窗口布局 -
支持窗口跨显示器拖拽 -
统一的视觉效果和动画
-
显示器识别数据结构 -
包含分辨率、时序、厂商信息等 -
系统自动配置最优显示参数
2. 网络显示协议标准
-
支持多显示器配置 -
网络级显示重定向 -
压缩和缓存优化
-
跨平台显示协议 -
像素级屏幕传输 -
相对简单的实现架构
-
专业级远程显示协议 -
高质量图像传输 -
硬件加速支持
-
开源显示协议 -
支持多种显示配置 -
QEMU/KVM生态集成
3. 鸿蒙特有技术优势
-
渲染任务分发到最优设备执行 -
GPU资源池化共享 -
负载均衡和故障转移
-
轻量化功能组件 -
按需部署和更新 -
跨设备能力无缝集成
-
可视化设备连接管理 -
一键组网和配置 -
智能设备推荐和匹配
应用场景
1. 编程开发场景
-
场景描述:开发者使用PC编写代码,平板显示文档、API参考、调试信息 -
需求特点:需要高分辨率、色彩准确的显示,低延迟滚动和切换 -
技术要点:支持多窗口布局、文本渲染优化、代码高亮保持
2. 数字艺术创作场景
-
场景描述:设计师在PC上使用Photoshop/Illustrator,平板显示素材库、调色板、参考图片 -
需求特点:需要精确的色彩还原、压感笔支持、图层预览 -
技术要点:色彩管理、手写笔协议支持、图层数据同步
3. 金融交易场景
-
场景描述:交易员在PC上分析图表,平板实时监控市场数据、新闻推送 -
需求特点:需要高刷新率、多数据源同步、告警提示 -
技术要点:实时数据流、低延迟更新、个性化布局
4. 教育培训场景
-
场景描述:教师使用PC展示教学内容,平板显示学生反馈、答题统计 -
需求特点:需要互动性强、多屏协作、录制分享 -
技术要点:双向通信、实时标注、录制编码
5. 会议演示场景
-
场景描述:演讲者使用PC控制演示文稿,平板显示备注、观众提问 -
需求特点:需要便携控制、隐私保护、无缝切换 -
技术要点:演示控制、分屏显示、权限管理
6. 数据分析场景
-
场景描述:分析师在PC上处理数据,平板显示多维图表、实时监控 -
需求特点:需要大数据量渲染、交互式探索、多维度视图 -
技术要点:GPU加速、交互协议、数据可视化优化
核心特性
-
真扩展桌面:非镜像模式,支持独立分辨率和方向设置 -
低延迟同步:优化的传输协议,延迟控制在16ms以内 -
高清画质:支持4K分辨率,智能压缩保持视觉质量 -
触摸交互:平板触摸、手写笔直接控制PC应用 -
跨平台兼容:支持Windows/macOS/Linux多种PC系统 -
智能布局:自动适配不同屏幕尺寸和比例 -
安全传输:端到端加密,保护敏感显示内容 -
资源优化:CPU/GPU/网络资源智能调度 -
热插拔支持:设备连接状态变化时平滑处理 -
个性化配置:用户可自定义显示区域和质量控制
原理流程图与原理解释
系统架构流程图
graph TB
subgraph "PC端 (主机)"
A[应用程序渲染] --> B[DWM合成器]
B --> C[显示驱动]
C --> D[扩展显示器管理]
D --> E[屏幕数据采集]
E --> F[图像编码压缩]
F --> G[分布式软总线]
end
subgraph "网络传输层"
G --> H[协议封装]
H --> I[网络适配]
I --> J[带宽自适应]
J --> K[安全加密]
K --> L[传输优化]
end
subgraph "鸿蒙平板端 (副屏)"
L --> M[分布式软总线]
M --> N[数据解密]
N --> O[图像解码]
O --> P[显示合成]
P --> Q[GPU渲染]
Q --> R[屏幕显示]
S[触摸采集] --> T[输入事件编码]
T --> U[分布式软总线]
U --> V[PC输入处理]
V --> W[系统响应]
end
subgraph "控制管理"
X[设备发现] --> Y[连接管理]
Y --> Z[会话控制]
Z --> AA[状态同步]
AA --> AB[错误处理]
end
style A fill:#e3f2fd
style R fill:#e8f5e8
style G fill:#fff3e0
style M fill:#fce4ec
扩展桌面建立流程
sequenceDiagram
participant PC as PC主机
participant Discovery as 设备发现服务
participant Auth as 认证服务
participant Connection as 连接管理
participant ScreenCapture as 屏幕采集
participant Encoder as 编码器
participant Harmony as 鸿蒙平板
participant Decoder as 解码器
participant Display as 显示系统
participant Touch as 触摸系统
Note over PC,Harmony: 设备发现阶段
PC->>Discovery: 广播副屏服务
Discovery->>Harmony: 发现PC设备
Harmony->>Discovery: 响应发现请求
Discovery->>PC: 设备信息交换
Note over PC,Harmony: 连接建立阶段
Harmony->>Auth: 发起连接请求
Auth->>PC: 验证设备权限
PC->>Auth: 授权确认
Auth->>Connection: 建立安全连接
Connection->>PC: 连接成功通知
Connection->>Harmony: 连接成功通知
Note over PC,Harmony: 显示配置阶段
Harmony->>PC: 请求显示配置
PC->>ScreenCapture: 初始化屏幕采集
ScreenCapture->>PC: 采集区域配置
PC->>Harmony: 发送显示参数
Harmony->>Display: 创建虚拟显示器
Display->>Harmony: 显示器就绪
Note over PC,Harmony: 数据传输阶段
loop 实时屏幕同步
ScreenCapture->>Encoder: 捕获屏幕区域
Encoder->>Connection: 压缩传输数据
Connection->>Decoder: 接收显示数据
Decoder->>Display: 解码渲染帧
Display->>Harmony: 更新屏幕显示
end
Note over Harmony,PC: 输入交互阶段
loop 触摸输入处理
Touch->>Encoder: 采集触摸事件
Encoder->>Connection: 编码输入数据
Connection->>PC: 传输输入事件
PC->>WMP: 处理触摸输入
WMP->>Application: 执行对应操作
end
原理解释
1. 设备发现与配对机制
-
服务广播:PC端通过mDNS/Bonjour协议广播副屏服务,包含设备能力、支持的分辨率、协议版本等信息 -
能力协商:平板端发现服务后,双方交换支持的显示模式和传输协议,选择最优配置 -
安全认证:基于设备证书和用户授权的双重认证机制,防止未授权访问 -
会话建立:创建持久的加密会话,支持断线重连和会话恢复
2. 屏幕数据采集与编码
-
区域捕获:Windows Graphics Capture API或Mirror Driver捕获指定显示区域的像素数据 -
增量检测:比较前后帧差异,只编码变化区域,显著降低带宽需求 -
智能编码:根据内容类型选择H.264/H.265/AV1编码,平衡质量和性能 -
质量控制:根据网络状况动态调整码率和分辨率,保证流畅体验
3. 网络传输优化
-
协议栈:基于UDP的可靠传输协议,自定义重传和拥塞控制机制 -
数据分包:大帧分割为适合MTU的小包,支持乱序重组和丢包恢复 -
流式传输:连续帧的流水线传输,隐藏网络延迟 -
缓存策略:发送端和接收端多级缓存,应对网络抖动
4. 显示渲染与同步
-
虚拟显示器:在平板系统创建虚拟显示设备,集成到显示管理器 -
双缓冲:使用前后缓冲区避免画面撕裂,垂直同步保证时序正确 -
色彩管理:ICC配置文件同步,确保色彩在不同设备间准确还原 -
时序补偿:网络延迟预测和补偿,保持音视频同步
5. 输入事件处理
-
事件捕获:平板触摸、手写笔、键盘、鼠标等输入事件的精确捕获 -
坐标映射:将平板坐标系转换为PC虚拟显示器坐标系 -
手势识别:支持捏合缩放、旋转、滑动等多点触控手势 -
优先级处理:本地输入与远程控制的冲突解决和优先级管理
环境准备
开发环境配置
1. DevEco Studio配置
# 下载并安装DevEco Studio 3.1+
# 配置HarmonyOS SDK路径
export HARMONYOS_SDK_HOME=/path/to/harmonyos/sdk
export PATH=$HARMONYOS_SDK_HOME:$PATH
# 安装必要的SDK组件
# - HarmonyOS SDK Platform Tools
# - HarmonyOS Device Manager
# - Previewer
# - ArkUI-X (可选,用于跨平台)
2. Windows端开发环境
# 安装Visual Studio 2022 with C++ development tools
# 安装Windows SDK
# 安装.NET Framework 4.8+
# NuGet packages needed:
# Install-Package Microsoft.Windows.CsharpWin32
# Install-Package SharpDX
# Install-Package FFmpeg.AutoGen
# Python dependencies (for scripting):
pip install opencv-python numpy pillow pyautogui
3. 项目配置(build-profile.json5)
{
"app": {
"signingConfigs": [],
"compileSdkVersion": 9,
"compatibleSdkVersion": 9,
"targetSdkVersion": 9,
"bundleName": "com.example.extendeddisplay",
"vendor": "example",
"versionCode": 1000000,
"versionName": "1.0.0",
"icon": "$media:app_icon",
"label": "$string:app_name",
"distributedNotificationEnabled": true
},
"modules": [
{
"name": "entry",
"srcPath": "./entry",
"targets": [
{
"name": "default",
"applyToProducts": ["default"]
}
]
}
],
"deviceTypes": [
"tablet",
"phone" // 手机也可作为副屏
]
}
4. 模块配置(module.json5)
{
"module": {
"name": "entry",
"type": "entry",
"description": "$string:module_desc",
"mainElement": "MainAbility",
"deviceTypes": ["tablet", "phone"],
"deliveryWithInstall": true,
"installationFree": false,
"pages": "$profile:main_pages",
"abilities": [
{
"name": "MainAbility",
"srcEntry": "./ets/mainability/MainAbility.ts",
"description": "$string:MainAbility_desc",
"icon": "$media:icon",
"label": "$string:MainAbility_label",
"startWindowIcon": "$media:icon",
"startWindowBackground": "$color:start_window_background",
"exported": true,
"continuable": true,
"supportWindowMode": ["fullscreen", "split"],
"skills": [
{
"entities": ["entity.system.home"],
"actions": ["action.system.home"]
}
]
},
{
"name": "ExtendedDisplayService",
"srcEntry": "./ets/service/ExtendedDisplayService.ts",
"description": "扩展显示后台服务",
"icon": "$media:icon",
"label": "副屏服务",
"type": "service",
"exported": true,
"backgroundModes": ["dataTransfer", "location"]
},
{
"name": "ScreenCaptureService",
"srcEntry": "./ets/capture/ScreenCaptureService.ts",
"description": "屏幕采集服务",
"type": "service",
"exported": false
}
],
"extensionAbilities": [
{
"name": "DeviceDiscoveryExtAbility",
"srcEntry": "./ets/discovery/DeviceDiscoveryExtAbility.ts",
"type": "driver",
"exported": false
}
],
"requestPermissions": [
{
"name": "ohos.permission.DISTRIBUTED_DATASYNC",
"reason": "$string:distributed_sync_reason",
"usedScene": {
"abilities": ["MainAbility", "ExtendedDisplayService"],
"when": "always"
}
},
{
"name": "ohos.permission.USE_BLUETOOTH",
"reason": "$string:bluetooth_reason",
"usedScene": {
"abilities": ["MainAbility"],
"when": "inuse"
}
},
{
"name": "ohos.permission.INTERNET",
"reason": "$string:internet_reason",
"usedScene": {
"abilities": ["MainAbility", "ExtendedDisplayService"],
"when": "inuse"
}
},
{
"name": "ohos.permission.ACCESS_NETWORK_STATE",
"reason": "$string:network_state_reason",
"usedScene": {
"abilities": ["MainAbility", "ExtendedDisplayService"],
"when": "always"
}
},
{
"name": "ohos.permission.MANAGE_EXTERNAL_STORAGE",
"reason": "$string:storage_reason",
"usedScene": {
"abilities": ["ExtendedDisplayService"],
"when": "inuse"
}
}
]
}
}
目录结构设计
ExtendedDisplay/
├── entry/
│ ├── src/
│ │ └── main/
│ │ ├── ets/
│ │ │ ├── mainability/
│ │ │ │ ├── MainAbility.ts
│ │ │ │ └── UIComponents.ts
│ │ │ ├── service/
│ │ │ │ ├── ExtendedDisplayService.ts
│ │ │ │ ├── ConnectionManager.ts
│ │ │ │ └── SessionManager.ts
│ │ │ ├── capture/
│ │ │ │ ├── ScreenCaptureService.ts
│ │ │ │ ├── ImageEncoder.ts
│ │ │ │ └── FrameProcessor.ts
│ │ │ ├── render/
│ │ │ │ ├── DisplayRenderer.ts
│ │ │ │ ├── VideoDecoder.ts
│ │ │ │ └── Compositor.ts
│ │ │ ├── input/
│ │ │ │ ├── InputHandler.ts
│ │ │ │ ├── TouchMapper.ts
│ │ │ │ └── GestureRecognizer.ts
│ │ │ ├── network/
│ │ │ │ ├── NetworkManager.ts
│ │ │ │ ├── ProtocolHandler.ts
│ │ │ │ └── BandwidthController.ts
│ │ │ ├── discovery/
│ │ │ │ ├── DeviceDiscoveryExtAbility.ts
│ │ │ │ ├── ServiceAdvertiser.ts
│ │ │ │ └── DeviceMatcher.ts
│ │ │ ├── model/
│ │ │ │ ├── DisplayConfig.ts
│ │ │ │ ├── FrameData.ts
│ │ │ │ ├── DeviceInfo.ts
│ │ │ │ └── ConfigManager.ts
│ │ │ ├── utils/
│ │ │ │ ├── Logger.ts
│ │ │ │ ├── PerformanceMonitor.ts
│ │ │ │ ├── ColorSpaceConverter.ts
│ │ │ │ └── GeometryUtils.ts
│ │ │ └── pages/
│ │ │ ├── Index.ets // 主界面
│ │ │ ├── DeviceList.ets // 设备列表
│ │ │ ├── DisplaySettings.ets // 显示设置
│ │ │ ├── PerformanceMonitor.ets // 性能监控
│ │ │ └── Calibration.ets // 校准界面
│ │ ├── resources/
│ │ │ ├── base/
│ │ │ │ ├── element/
│ │ │ │ │ ├── color.json
│ │ │ │ │ ├── string.json
│ │ │ │ │ └── style.json
│ │ │ │ ├── media/
│ │ │ │ │ ├── icon.png
│ │ │ │ │ ├── loading.gif
│ │ │ │ │ └── cursor_arrow.png
│ │ │ │ └── profile/
│ │ │ │ └── main_pages.json
│ │ │ └── rawfile/
│ │ │ ├── shaders/
│ │ │ │ ├── vertex_shader.glsl
│ │ │ │ └── fragment_shader.glsl
│ │ │ ├── configs/
│ │ │ │ ├── display_profiles.json
│ │ │ │ └── codec_configs.json
│ │ │ └── fonts/
│ │ │ └── custom_font.ttf
│ │ └── module.json5
│ └── build-profile.json5
├── windows-service/ # Windows端服务
│ ├── ScreenCapture/
│ │ ├── ScreenCapture.cs
│ │ ├── ImageEncoder.cs
│ │ └── NetworkTransmitter.cs
│ ├── InputInjector/
│ │ ├── InputInjector.cs
│ │ ├── TouchMapper.cs
│ │ └── GestureProcessor.cs
│ ├── ConfigManager/
│ │ ├── ConfigManager.cs
│ │ └── ProfileManager.cs
│ └── ExtendedDisplayService.cs
└── shared/ # 共享协议定义
├── Protocol/
│ ├── MessageProtocol.cs
│ └── DisplayProtocol.cs
└── Common/
├── Constants.cs
└── Types.cs
实际详细应用代码示例实现
1. 基础类型定义和常量(model/DisplayConfig.ts)
/**
* 扩展桌面显示配置类型定义
* 定义显示模式、设备信息、帧数据等核心数据结构
*/
// 显示模式枚举
export enum DisplayMode {
EXTEND = 'extend', // 扩展模式
DUPLICATE = 'duplicate', // 复制模式
SECONDARY_ONLY = 'secondary_only' // 仅副屏
}
// 设备类型枚举
export enum DeviceType {
WINDOWS_PC = 'windows_pc',
MAC_OS = 'mac_os',
LINUX_PC = 'linux_pc',
HARMONY_TABLET = 'harmony_tablet',
HARMONY_PHONE = 'harmony_phone'
}
// 连接状态枚举
export enum ConnectionStatus {
DISCONNECTED = 'disconnected',
CONNECTING = 'connecting',
CONNECTED = 'connected',
ERROR = 'error',
PAUSED = 'paused'
}
// 编码格式枚举
export enum CodecType {
H264 = 'h264',
H265 = 'h265',
AV1 = 'av1',
VP9 = 'vp9',
RAW = 'raw'
}
// 色彩空间枚举
export enum ColorSpace {
SRGB = 'srgb',
ADOBE_RGB = 'adobe_rgb',
DCI_P3 = 'dci_p3',
REC_2020 = 'rec_2020'
}
// 刷新率预设
export enum RefreshRate {
RATE_30HZ = 30,
RATE_60HZ = 60,
RATE_90HZ = 90,
RATE_120HZ = 120,
RATE_144HZ = 144,
ADAPTIVE = 0 // 自适应
}
// 显示方向枚举
export enum DisplayOrientation {
LANDSCAPE = 0,
PORTRAIT = 90,
LANDSCAPE_FLIPPED = 180,
PORTRAIT_FLIPPED = 270
}
// 设备信息接口
export interface DeviceInfo {
deviceId: string; // 设备唯一标识
name: string; // 设备名称
type: DeviceType; // 设备类型
platform: string; // 操作系统平台
version: string; // 系统版本
ipAddress: string; // IP地址
port: number; // 服务端口
macAddress?: string; // MAC地址
screenResolution: Resolution; // 屏幕分辨率
supportedResolutions: Resolution[]; // 支持的分辨率列表
supportedRefreshRates: number[]; // 支持的刷新率
supportedCodecs: CodecType[]; // 支持的编码格式
capabilities: string[]; // 设备能力列表
lastSeen: number; // 最后发现时间
signalStrength?: number; // 信号强度(-dBm)
batteryLevel?: number; // 电池电量(0-100)
isCharging?: boolean; // 充电状态
}
// 分辨率接口
export interface Resolution {
width: number; // 宽度(像素)
height: number; // 高度(像素)
aspectRatio: number; // 宽高比
refreshRate?: number; // 刷新率
colorDepth?: number; // 色彩深度(bit)
colorSpace?: ColorSpace; // 色彩空间
}
// 显示配置接口
export interface DisplayConfig {
mode: DisplayMode; // 显示模式
primaryScreen: Resolution; // 主屏幕分辨率
secondaryScreen: Resolution; // 副屏分辨率
orientation: DisplayOrientation; // 屏幕方向
position: ScreenPosition; // 副屏位置
quality: QualitySettings; // 质量设置
performance: PerformanceSettings; // 性能设置
input: InputSettings; // 输入设置
}
// 屏幕位置接口
export interface ScreenPosition {
x: number; // X坐标偏移
y: number; // Y坐标偏移
offsetX: number; // 水平偏移
offsetY: number; // 垂直偏移
relativePosition: 'right' | 'left' | 'top' | 'bottom'; // 相对位置
}
// 质量设置接口
export interface QualitySettings {
codec: CodecType; // 编码格式
bitrate: number; // 目标码率(kbps)
minBitrate: number; // 最小码率
maxBitrate: number; // 最大码率
qualityLevel: number; // 质量等级(1-100)
adaptiveQuality: boolean; // 自适应质量
compressionRatio: number; // 压缩比率
fps: number; // 目标帧率
jpegQuality: number; // JPEG质量(0-100)
enableHardwareAccel: boolean; // 硬件加速
}
// 性能设置接口
export interface PerformanceSettings {
maxCpuUsage: number; // CPU使用率上限(%)
maxMemoryUsage: number; // 内存使用上限(MB)
networkBufferSize: number; // 网络缓冲区大小(KB)
frameDropThreshold: number; // 丢帧阈值(ms)
latencyOptimization: boolean; // 延迟优化
bandwidthLimit: number; // 带宽限制(Mbps)
priorityLevel: 'high' | 'normal' | 'low'; // 优先级
thermalThrottling: boolean; // 热节流
}
// 输入设置接口
export interface InputSettings {
touchEnabled: boolean; // 触摸输入
penEnabled: boolean; // 手写笔输入
gestureEnabled: boolean; // 手势识别
mouseEmulation: boolean; // 鼠标仿真
precisionMode: boolean; // 精确模式
palmRejection: boolean; // 手掌拒绝
pressureSensitivity: number; // 压感敏感度(0-1)
coordinateMapping: CoordinateMapping; // 坐标映射
}
// 坐标映射接口
export interface CoordinateMapping {
sourceRect: Rectangle; // 源矩形
targetRect: Rectangle; // 目标矩形
scaleX: number; // X轴缩放
scaleY: number; // Y轴缩放
offsetX: number; // X轴偏移
offsetY: number; // Y轴偏移
rotation: number; // 旋转角度
mirrorX: boolean; // X轴镜像
mirrorY: boolean; // Y轴镜像
}
// 矩形区域接口
export interface Rectangle {
x: number; // 左上角X
y: number; // 左上角Y
width: number; // 宽度
height: number; // 高度
}
// 帧数据接口
export interface FrameData {
frameId: number; // 帧编号
timestamp: number; // 时间戳
data: ArrayBuffer; // 图像数据
width: number; // 帧宽度
height: number; // 帧高度
stride: number; // 行跨度
format: PixelFormat; // 像素格式
region: Rectangle; // 更新区域
isKeyFrame: boolean; // 关键帧标记
quality: number; // 帧质量(0-100)
metadata?: FrameMetadata; // 元数据
}
// 像素格式枚举
export enum PixelFormat {
RGBA8888 = 'rgba8888',
BGRA8888 = 'bgra8888',
RGB565 = 'rgb565',
NV12 = 'nv12',
YUV420P = 'yuv420p',
JPEG = 'jpeg'
}
// 帧元数据接口
export interface FrameMetadata {
captureTime: number; // 捕获时间
encodeTime: number; // 编码时间
transmitTime: number; // 传输时间
totalLatency: number; // 总延迟
originalRegion: Rectangle; // 原始区域
changedRegions: Rectangle[]; // 变化区域
motionVector?: MotionVector; // 运动向量
}
// 运动向量接口
export interface MotionVector {
dx: number; // X方向运动
dy: number; // Y方向运动
magnitude: number; // 运动幅度
confidence: number; // 置信度
}
// 连接参数接口
export interface ConnectionParams {
deviceId: string;
connectionType: 'wifi' | 'usb' | 'bluetooth';
timeout: number;
retryCount: number;
securityToken?: string;
compressionLevel: number;
priority: 'realtime' | 'balanced' | 'quality';
}
// 统计信息接口
export interface Statistics {
fps: number; // 实际帧率
bitrate: number; // 实际码率
latency: number; // 平均延迟
packetLoss: number; // 丢包率
cpuUsage: number; // CPU使用率
memoryUsage: number; // 内存使用
networkUsage: number; // 网络使用
frameDrops: number; // 丢帧数
lastUpdate: number; // 更新时间
}
// 错误类型定义
export enum ErrorType {
DEVICE_NOT_FOUND = 'device_not_found',
CONNECTION_FAILED = 'connection_failed',
CAPTURE_ERROR = 'capture_error',
ENCODE_ERROR = 'encode_error',
DECODE_ERROR = 'decode_error',
NETWORK_ERROR = 'network_error',
PERMISSION_DENIED = 'permission_denied',
INSUFFICIENT_RESOURCES = 'insufficient_resources'
}
export interface AppError {
type: ErrorType;
message: string;
code: number;
details?: any;
timestamp: number;
recoverable: boolean;
}
// 常量定义
export const CONSTANTS = {
// 默认显示配置
DEFAULT_DISPLAY_CONFIG: {
mode: DisplayMode.EXTEND,
primaryScreen: { width: 1920, height: 1080, aspectRatio: 16/9 },
secondaryScreen: { width: 1280, height: 800, aspectRatio: 16/10 },
orientation: DisplayOrientation.LANDSCAPE,
position: { x: 1920, y: 0, offsetX: 0, offsetY: 0, relativePosition: 'right' },
quality: {
codec: CodecType.H264,
bitrate: 5000,
minBitrate: 1000,
maxBitrate: 20000,
qualityLevel: 80,
adaptiveQuality: true,
compressionRatio: 0.7,
fps: 60,
jpegQuality: 85,
enableHardwareAccel: true
},
performance: {
maxCpuUsage: 70,
maxMemoryUsage: 512,
networkBufferSize: 1024,
frameDropThreshold: 50,
latencyOptimization: true,
bandwidthLimit: 100,
priorityLevel: 'high',
thermalThrottling: true
},
input: {
touchEnabled: true,
penEnabled: true,
gestureEnabled: true,
mouseEmulation: true,
precisionMode: true,
palmRejection: true,
pressureSensitivity: 0.8,
coordinateMapping: {
sourceRect: { x: 0, y: 0, width: 1280, height: 800 },
targetRect: { x: 0, y: 0, width: 1280, height: 800 },
scaleX: 1.0,
scaleY: 1.0,
offsetX: 0,
offsetY: 0,
rotation: 0,
mirrorX: false,
mirrorY: false
}
}
} as DisplayConfig,
// 网络相关常量
NETWORK: {
DEFAULT_PORT: 8888,
DISCOVERY_PORT: 8889,
HEARTBEAT_INTERVAL: 5000,
CONNECTION_TIMEOUT: 10000,
RECONNECT_DELAY: 3000,
MAX_RETRY_COUNT: 5,
BUFFER_SIZE: 65536,
MTU_SIZE: 1400
},
// 编码相关常量
ENCODING: {
DEFAULT_CODEC: CodecType.H264,
KEYFRAME_INTERVAL: 60,
GOP_SIZE: 60,
BITRATE_ADJUSTMENT_STEP: 500,
QUALITY_ADJUSTMENT_STEP: 5,
MIN_QUALITY: 10,
MAX_QUALITY: 95
},
// 性能相关常量
PERFORMANCE: {
TARGET_LATENCY: 16, // 16ms = 60fps
MAX_LATENCY: 50, // 最大延迟50ms
FRAME_BUFFER_SIZE: 3, // 3帧缓冲区
STATS_UPDATE_INTERVAL: 1000
},
// 显示相关常量
DISPLAY: {
MIN_RESOLUTION_WIDTH: 640,
MIN_RESOLUTION_HEIGHT: 480,
MAX_RESOLUTION_WIDTH: 7680,
MAX_RESOLUTION_HEIGHT: 4320,
ASPECT_RATIO_TOLERANCE: 0.1
}
} as const;
2. 日志工具类(utils/Logger.ts)
/**
* 高性能日志工具类
* 支持分级日志、性能监控、远程上报、日志轮转等功能
*/
import { LogLevel, CONSTANTS } from './TypeDefs';
export class Logger {
private static instance: Logger;
private logLevel: LogLevel;
private enableConsole: boolean;
private enableFile: boolean;
private enableRemote: boolean;
private enablePerformanceLog: boolean;
private logBuffer: LogEntry[];
private maxBufferSize: number;
private currentLogFile: string;
private logFileSize: number;
private maxLogFileSize: number;
private stats: LogStats;
private performanceMarkers: Map<string, number>;
private constructor() {
// 初始化配置
this.logLevel = CONSTANTS.DEFAULT_CONFIG.enableLogging ?
CONSTANTS.DEFAULT_CONFIG.logLevel : 'error';
this.enableConsole = true;
this.enableFile = false; // 需要文件系统权限
this.enableRemote = false; // 需要网络权限
this.enablePerformanceLog = true;
this.logBuffer = [];
this.maxBufferSize = 1000;
this.currentLogFile = '';
this.logFileSize = 0;
this.maxLogFileSize = 10 * 1024 * 1024; // 10MB
this.stats = {
totalLogs: 0,
logsByLevel: {} as Record<LogLevel, number>,
errorCount: 0,
warningCount: 0,
lastResetTime: Date.now()
};
this.performanceMarkers = new Map();
// 初始化日志系统
this.initializeLogging();
logger.info('Logger', '日志系统初始化完成');
}
/**
* 获取Logger单例
*/
public static getInstance(): Logger {
if (!Logger.instance) {
Logger.instance = new Logger();
}
return Logger.instance;
}
/**
* 初始化日志系统
*/
private initializeLogging(): void {
// 初始化统计信息
(Object.keys(CONSTANTS.DEFAULT_CONFIG.logLevel) as LogLevel[]).forEach(level => {
this.stats.logsByLevel[level] = 0;
});
// 初始化文件日志(如果可用)
this.initFileLogging();
// 设置全局错误捕获
this.setupGlobalErrorHandling();
}
/**
* 初始化文件日志
*/
private initFileLogging(): void {
try {
// 在实际环境中,需要使用@ohos.file.fs API
// 这里检查是否支持文件系统操作
if (typeof fs !== 'undefined') {
this.enableFile = true;
this.createNewLogFile();
} else {
logger.debug('Logger', '文件系统不可用,文件日志已禁用');
}
} catch (error) {
this.enableFile = false;
logger.warn('Logger', '初始化文件日志失败,回退到控制台日志', error);
}
}
/**
* 创建新的日志文件
*/
private createNewLogFile(): void {
if (!this.enableFile) return;
const timestamp = new Date().toISOString().replace(/[:.]/g, '-');
this.currentLogFile = `extended_display_${timestamp}.log`;
this.logFileSize = 0;
// 写入文件头
const header = `=== Extended Display Log ===\n` +
`Started at: ${new Date().toLocaleString()}\n` +
`Platform: ${process.env.DEVICE_TYPE || 'unknown'}\n` +
`Version: ${CONSTANTS.DEFAULT_CONFIG.version}\n\n`;
this.writeToFile(header);
logger.debug('Logger', `创建日志文件: ${this.currentLogFile}`);
}
/**
* 设置全局错误处理
*/
private setupGlobalErrorHandling(): void {
// 捕获未处理的Promise异常
process.on('unhandledRejection', (reason, promise) => {
this.error('UnhandledPromise', `未处理的Promise拒绝: ${reason}`, { promise });
});
// 捕获未处理的运行时异常
process.on('uncaughtException', (error) => {
this.fatal('UncaughtException', `未捕获的异常: ${error.message}`, error);
// 严重错误可能需要重启应用
this.handleCriticalError(error);
});
// 捕获内存溢出
if (typeof process !== 'undefined') {
process.on('memoryWarning', (info) => {
this.warn('Memory', `内存警告: ${JSON.stringify(info)}`);
});
}
}
/**
* 设置日志级别
*/
public setLogLevel(level: LogLevel): void {
const oldLevel = this.logLevel;
this.logLevel = level;
this.info('Logger', `日志级别从 ${oldLevel} 变更为 ${level}`);
// 输出当前统计信息
this.logStats();
}
/**
* 调试级别日志
*/
public debug(tag: string, message: string, data?: any, stackTrace?: string): void {
this.log('DEBUG', tag, message, data, stackTrace);
}
/**
* 信息级别日志
*/
public info(tag: string, message: string, data?: any, stackTrace?: string): void {
this.log('INFO', tag, message, data, stackTrace);
}
/**
* 警告级别日志
*/
public warn(tag: string, message: string, data?: any, stackTrace?: string): void {
this.log('WARN', tag, message, data, stackTrace);
}
/**
* 错误级别日志
*/
public error(tag: string, message: string, data?: any, stackTrace?: string): void {
this.log('ERROR', tag, message, data, stackTrace);
}
/**
* 关键级别日志
*/
public fatal(tag: string, message: string, data?: any, stackTrace?: string): void {
this.log('FATAL', tag, message, data, stackTrace);
// 关键错误立即输出到控制台
if (!this.enableConsole) {
console.error(`[FATAL] [${tag}] ${message}`, data);
}
}
/**
* 性能日志
*/
public performance(operation: string, duration: number, metadata?: any): void {
if (!this.enablePerformanceLog) return;
const perfData = {
operation,
duration,
metadata,
memoryUsage: this.getMemoryUsage(),
timestamp: Date.now()
};
this.log('PERF', 'Performance', `${operation} 耗时: ${duration.toFixed(2)}ms`, perfData);
// 记录性能指标
this.recordMetric('operation_duration', duration, { operation });
}
/**
* 用户行为日志
*/
public userAction(action: string, details?: any, userId?: string): void {
const userLog = {
action,
details,
userId: userId || 'anonymous',
sessionId: this.getSessionId(),
timestamp: Date.now(),
deviceInfo: this.getDeviceInfo()
};
this.info('UserAction', `用户操作: ${action}`, userLog);
// 如果启用远程日志,上报用户行为
if (this.enableRemote) {
this.sendRemoteLog('user_action', userLog);
}
}
/**
* 核心日志方法
*/
private log(level: LogLevel, tag: string, message: string, data?: any, stackTrace?: string): void {
// 检查日志级别
if (!this.shouldLog(level)) {
return;
}
const timestamp = Date.now();
const entry: LogEntry = {
level,
tag,
message,
data,
stackTrace,
timestamp,
sessionId: this.getSessionId(),
sequenceNumber: ++this.stats.totalLogs
};
// 更新统计信息
this.updateStats(level);
// 输出到控制台
if (this.enableConsole) {
this.outputToConsole(entry);
}
// 添加到缓冲区
this.bufferLogEntry(entry);
// 写入文件
if (this.enableFile) {
this.writeLogEntryToFile(entry);
}
// 远程上报
if (this.enableRemote && this.shouldRemoteReport(level)) {
this.sendRemoteLog('application_log', entry);
}
// 特殊处理
this.handleSpecialCases(entry);
}
/**
* 判断是否应该记录日志
*/
private shouldLog(level: LogLevel): boolean {
const levels: Record<LogLevel, number> = {
'debug': 0,
'info': 1,
'warn': 2,
'error': 3,
'fatal': 4,
'perf': 1
};
return levels[level] >= levels[this.logLevel];
}
/**
* 输出到控制台
*/
private outputToConsole(entry: LogEntry): void {
const timestamp = new Date(entry.timestamp).toISOString();
const prefix = `[${timestamp}] [${entry.level}] [${entry.tag}]`;
let output = `${prefix} ${entry.message}`;
// 添加数据
if (entry.data !== undefined) {
try {
if (typeof entry.data === 'object') {
output += ' ' + JSON.stringify(entry.data, null, 2);
} else {
output += ` ${entry.data}`;
}
} catch (error) {
output += ' [无法序列化数据]';
}
}
// 添加堆栈跟踪
if (entry.stackTrace && entry.level === 'ERROR') {
output += `\n${entry.stackTrace}`;
}
// 根据级别使用不同的console方法
switch (entry.level) {
case 'DEBUG':
console.debug(output);
break;
case 'INFO':
console.info(output);
break;
case 'WARN':
console.warn(output);
break;
case 'ERROR':
case 'FATAL':
console.error(output);
break;
case 'PERF':
console.log(`%c${output}`, 'color: #4CAF50; font-weight: bold');
break;
}
}
/**
* 缓冲日志条目
*/
private bufferLogEntry(entry: LogEntry): void {
this.logBuffer.push(entry);
// 缓冲区满时处理
if (this.logBuffer.length >= this.maxBufferSize) {
this.processBuffer();
}
}
/**
* 写入日志文件
*/
private writeLogEntryToFile(entry: LogEntry): void {
if (!this.enableFile) return;
try {
const logLine = this.formatLogLine(entry);
this.writeToFile(logLine + '\n');
// 检查文件大小
this.logFileSize += Buffer.byteLength(logLine, 'utf8') + 1;
if (this.logFileSize > this.maxLogFileSize) {
this.rotateLogFile();
}
} catch (error) {
console.error('写入日志文件失败:', error);
this.enableFile = false; // 禁用文件日志
}
}
/**
* 格式化日志行
*/
private formatLogLine(entry: LogEntry): string {
const timestamp = new Date(entry.timestamp).toISOString();
let line = `${timestamp} [${entry.level}] [${entry.tag}] ${entry.message}`;
if (entry.data !== undefined) {
try {
line += ` | Data: ${JSON.stringify(entry.data)}`;
} catch (error) {
line += ' | Data: [Unserializable]';
}
}
if (entry.stackTrace) {
line += `\nStackTrace: ${entry.stackTrace}`;
}
return line;
}
/**
* 写入文件
*/
private writeToFile(content: string): void {
if (!this.enableFile) return;
try {
// 在实际环境中使用@ohos.file.fs API
// fs.appendFileSync(this.currentLogFile, content, { encoding: 'utf8' });
// 模拟文件写入
logger.debug('Logger', `写入文件: ${content.length} 字符`);
} catch (error) {
console.error('文件写入失败:', error);
}
}
/**
* 轮转日志文件
*/
private rotateLogFile(): void {
if (!this.enableFile) return;
logger.info('Logger', '日志文件轮转');
this.flushBuffer();
this.createNewLogFile();
}
/**
* 处理缓冲区
*/
private processBuffer(): void {
if (this.logBuffer.length === 0) return;
// 批量写入文件
const batchContent = this.logBuffer
.map(entry => this.formatLogLine(entry))
.join('\n') + '\n';
this.writeToFile(batchContent);
this.logBuffer = [];
}
/**
* 刷新缓冲区
*/
public flushBuffer(): void {
this.processBuffer();
logger.debug('Logger', '日志缓冲区已刷新');
}
/**
* 更新统计信息
*/
private updateStats(level: LogLevel): void {
this.stats.totalLogs++;
this.stats.logsByLevel[level] = (this.stats.logsByLevel[level] || 0) + 1;
if (level === 'ERROR') {
this.stats.errorCount++;
} else if (level === 'WARN') {
this.stats.warningCount++;
}
}
/**
* 判断是否需要远程上报
*/
private shouldRemoteReport(level: LogLevel): boolean {
return level === 'ERROR' || level === 'FATAL' || level === 'WARN';
}
/**
* 发送远程日志
*/
private sendRemoteLog(type: string, data: any): void {
if (!this.enableRemote) return;
// 异步发送,不阻塞主线程
setTimeout(() => {
try {
// 使用@ohos.net.http发送日志到远程服务器
const logPayload = {
type,
data,
appVersion: CONSTANTS.DEFAULT_CONFIG.version,
deviceInfo: this.getDeviceInfo(),
timestamp: Date.now()
};
// 这里实现实际的网络请求
logger.debug('Logger', '发送远程日志', { type, size: JSON.stringify(logPayload).length });
} catch (error) {
console.error('远程日志上报失败:', error);
}
}, 0);
}
/**
* 处理特殊情况
*/
private handleSpecialCases(entry: LogEntry): void {
// 错误日志特殊处理
if (entry.level === 'ERROR' || entry.level === 'FATAL') {
this.handleErrorLog(entry);
}
// 性能日志特殊处理
if (entry.level === 'PERF') {
this.handlePerformanceLog(entry);
}
}
/**
* 处理错误日志
*/
private handleErrorLog(entry: LogEntry): void {
// 错误计数超过阈值时发出警告
if (this.stats.errorCount > 10) {
logger.warn('Logger', `短时间内错误数量过多: ${this.stats.errorCount}`);
}
// 关键错误可能需要用户通知
if (entry.level === 'FATAL') {
this.notifyUser('critical_error', entry.message);
}
}
/**
* 处理性能日志
*/
private handlePerformanceLog(entry: LogEntry): void {
const perfData = entry.data as any;
if (perfData.duration > 1000) { // 超过1秒的操作
logger.warn('Performance', `慢操作检测: ${perfData.operation} 耗时 ${perfData.duration}ms`);
}
}
/**
* 处理关键错误
*/
private handleCriticalError(error: Error): void {
logger.fatal('CriticalError', '遇到关键错误,应用可能无法正常运行');
// 可以在这里实现错误恢复逻辑
// 如:保存状态、重启服务等
}
/**
* 性能计时开始
*/
public timeStart(marker: string): void {
if (!this.enablePerformanceLog) return;
this.performanceMarkers.set(marker, performance.now());
logger.debug('Performance', `计时开始: ${marker}`);
}
/**
* 性能计时结束
*/
public timeEnd(marker: string): number | null {
if (!this.enablePerformanceLog) return null;
const startTime = this.performanceMarkers.get(marker);
if (startTime === undefined) {
logger.warn('Performance', `未找到计时起点: ${marker}`);
return null;
}
const endTime = performance.now();
const duration = endTime - startTime;
this.performance(marker, duration);
this.performanceMarkers.delete(marker);
return duration;
}
/**
* 记录性能指标
*/
public recordMetric(name: string, value: number, tags?: Record<string, string>): void {
const metric = {
name,
value,
tags,
timestamp: Date.now(),
sessionId: this.getSessionId()
};
logger.debug('Metrics', `性能指标: ${name}=${value}`, metric);
// 如果启用远程日志,上报指标
if (this.enableRemote) {
this.sendRemoteLog('metrics', metric);
}
}
/**
* 获取统计信息
*/
public getStats(): LogStats & { bufferSize: number; fileSize: number } {
return {
...this.stats,
bufferSize: this.logBuffer.length,
fileSize: this.logFileSize
};
}
/**
* 重置统计信息
*/
public resetStats(): void {
this.stats = {
totalLogs: 0,
logsByLevel: {} as Record<LogLevel, number>,
errorCount: 0,
warningCount: 0,
lastResetTime: Date.now()
};
// 重新初始化级别计数
(Object.keys(CONSTANTS.DEFAULT_CONFIG.logLevel) as LogLevel[]).forEach(level => {
this.stats.logsByLevel[level] = 0;
});
logger.info('Logger', '日志统计信息已重置');
}
/**
* 输出统计信息
*/
public logStats(): void {
const stats = this.getStats();
const runtime = Date.now() - stats.lastResetTime;
logger.info('Logger', '日志统计信息', {
...stats,
runtime: `${Math.round(runtime / 1000)}s`,
avgLogsPerSecond: (stats.totalLogs / (runtime / 1000)).toFixed(2)
});
}
/**
* 获取内存使用情况
*/
private getMemoryUsage(): any {
if (typeof process !== 'undefined' && process.memoryUsage) {
return process.memoryUsage();
}
return null;
}
/**
* 获取会话ID
*/
private getSessionId(): string {
if (!(globalThis as any).sessionId) {
(globalThis as any).sessionId = this.generateSessionId();
}
return (globalThis as any).sessionId;
}
/**
* 生成会话ID
*/
private generateSessionId(): string {
return `session_${Date.now()}_${Math.random().toString(36).substr(2, 9)}`;
}
/**
* 获取设备信息
*/
private getDeviceInfo(): any {
return {
platform: typeof process !== 'undefined' ? process.platform : 'unknown',
arch: typeof process !== 'undefined' ? process.arch : 'unknown',
nodeVersion: typeof process !== 'undefined' ? process.version : 'unknown',
userAgent: typeof navigator !== 'undefined' ? navigator.userAgent : 'unknown'
};
}
/**
* 通知用户
*/
private notifyUser(type: string, message: string): void {
// 实现用户通知逻辑
logger.info('Notification', `用户通知: ${type} - ${message}`);
}
/**
* 销毁日志系统
*/
public destroy(): void {
logger.info('Logger', '销毁日志系统');
// 刷新缓冲区
this.flushBuffer();
// 清理资源
this.logBuffer = [];
this.performanceMarkers.clear();
this.stats = {} as LogStats;
}
}
// 类型定义
interface LogEntry {
level: LogLevel;
tag: string;
message: string;
data?: any;
stackTrace?: string;
timestamp: number;
sessionId: string;
sequenceNumber: number;
}
interface LogStats {
totalLogs: number;
logsByLevel: Record<LogLevel, number>;
errorCount: number;
warningCount: number;
lastResetTime: number;
}
// 导出便捷方法
export const logger = Logger.getInstance();
// 全局便捷方法
export const LOG_DEBUG = (tag: string, message: string, data?: any) =>
logger.debug(tag, message, data);
export const LOG_INFO = (tag: string, message: string, data?: any) =>
logger.info(tag, message, data);
export const LOG_WARN = (tag: string, message: string, data?: any) =>
logger.warn(tag, message, data);
export const LOG_ERROR = (tag: string, message: string, data?: any) =>
logger.error(tag, message, data);
export const LOG_FATAL = (tag: string, message: string, data?: any) =>
logger.fatal(tag, message, data);
export const LOG_PERF = (operation: string, duration: number, metadata?: any) =>
logger.performance(operation, duration, metadata);
export const LOG_USER = (action: string, details?: any, userId?: string) =>
logger.userAction(action, details, userId);
【声明】本内容来自华为云开发者社区博主,不代表华为云及华为云开发者社区的观点和立场。转载时必须标注文章的来源(华为云社区)、文章链接、文章作者等基本信息,否则作者和本社区有权追究责任。如果您发现本社区中有涉嫌抄袭的内容,欢迎发送邮件进行举报,并提供相关证据,一经查实,本社区将立刻删除涉嫌侵权内容,举报邮箱:
cloudbbs@huaweicloud.com
- 点赞
- 收藏
- 关注作者
评论(0)