《WebKit 技术内幕》学习之十五（6）：Web前端的未来

6　Chromium OS和Chrome的Web应用

6.1　基本原理

HTML5技术已经不仅仅用来编写网页了，也可以用来实现Web应用。传统的操作系统支持本地应用，那么是否可以有专门的操作系统来支持Web应用呢？当然，现在已经有众多基于Web的操作系统，但它们只支持基于HTML5的Web应用，而不支持本地应用，这的确是一项技术革命。Chromium OS就是支持Web应用的一个Web操作系统。

Chromium OS也是基于Chromium项目开发出来的，它的核心思想是使用渲染引擎和Chromium浏览器的能力，同时加上对Web应用其他方面的支持，并使用Linux内核和一些第三方库构建成一个操作系统。而对于其他众多的操作系统功能，如果不需要，它根本不会被包含进来，所以它是一个很轻量级的操作系统，结构上非常简单和清晰明了，图15-7中的架构图就是来源于Chromium的官方网站，具体参见这个网址：http://www.chromium.org/chromium-os/chromiumos-design-docs/software-architecture。未来可能有些变化，如图形方面使用新的Aura架构等，但是基本的架构应该是比较稳定的。

图15-7　Chromium OS系统架构图

图15-7中最下面的部分当然是硬件，在它之上是为该系统定义的Firmware。Chromium OS是基于Linux内核和Linux上一些系统库开发而来的，同时使用X图形架构并定制了自己的窗口管理系统（Window Manager）。这些同传统的Linux区别不是很大，主要区别是Chromium OS做了比较多的定制和裁剪。对于系统层面的技术，这里不做过多的阐述。

其余部分就是Chromium OS的核心功能，主要基于Chromium项目，它能支持Web应用、网页和Chromium的扩展实例。Chromium的扩展机制在第10章中做过介绍，这里主要介绍Web应用的支持。

刚开始，Chromium只是支持扩展（Extension），在Google的Chrome Web Store中也只是包括了各种开发者开发的扩展，但是扩展只是浏览器的补充和功能的延伸。在目前的Chrome Web Store中，已经有应用和扩展等不同的类别。不过应用是基于扩展的结构发展起来的，那么到底对于应用方面有哪些不同之处呢？

Web应用在Chromium中称为Chrome Apps，它的目标是提供像本地应用一样的能力，但是可以像网页一样安全，也就是使用各种安全技术来加强安全性。Chrome Apps看起来和用起来，感觉更像本地应用。每一个应用使用单独的窗口，像本地应用一样被打开或者被关闭。

外观上看起来像本地应用只是一方面，更重要的是系统能够提供什么样能力给Chrome Apps。在Chromium中，主要是通过“chrome.*”编程接口来将本地系统的能力提供给Web开发者的。

首先来看称为Manifest.json的清单文件，该文件类似于Android系统应用程序所使用的AndroidManfiest.xml，它定义了应用的各种设置，如图标、名称、入口文件、语言、权限等信息，也就是一个本地应用启动时候的设置加上一些Web应用的特殊设置，一个简单的Manifest.json非常类似于示例代码15-1中描述的那样，只是对于某些属性的定义不一致，但是例如名字、图标都是相同的含义。其中很大的不同点在于，Chromium的清单文件引入了“Background Page”概念，这表示Web应用可以从一个JavaScript文件启动，而不是HTML网页。这个有点类似于本地应用是从“main”函数开始执行的。Chromium这样做的好处就是能够引入应用生命周期、安装卸载等概念。
其次是离线技术。Web应用使用起来想要像一个本地应用，那就不能只在网络连接的时候才能够使用，Chrome Apps默认Web应用可以离线使用。
最后是Chrome Apps的应用程序生命周期（App Life Cycle），这同现在移动系统上的概念是一致的。在Chromium中，包括了“onLaunch”、“onSuspend”、“onSuspendCanceled”等，还包括安装和卸载相关的如“onInstalled”、“onUpdateAvailable”等，这也是Chromium为应用特别引入的编程接口。

接下来是安全机制。在第12章介绍了安全机制，包括CSP和CORS等安全技术，在Manifest.json中，也同样定义了这些信息，因为这些应用不一定从网络上传输过来，所以这些设置不能定义在HTTP消息头中，而是定义在Manifest.json中，所以同样需要将安全机制引入了Chrome Apps。

目前Chromium OS只支持传统的桌面硬件，但是，它也逐步加入触控等移动领域的技术，发展也很迅速，至于未来会发展成什么样，笔者将会和大家一起关注。

6.2　其他Web操作系统

下面选取目前一些主流的Web操作系统来做一些简单的介绍和比较，它们分别是WebOS、Tizen、Chromium OS及Firefox OS。

上面介绍的很多Web操作系统都是基于WebKit（或者Blink）渲染引擎开发的，如WebOS、Tizen和Chromium OS。只有Firefox OS是基于自身的Gecko引擎开发的。接下来的内容主要是从架构或者模块方面进行一些分析。

WebOS最早来源于Palm，后来到惠普，到现在被LG收购，经历非常复杂。图15-8是来自于WebOS官方网站上给出的架构图，图中隐去了很多比较细节的东西，其中Core OS主要是基于Linux内核和WebKit渲染引擎打造的系统，二者提供，Web应用运行的系统环境。

图15-8　WebOS官方架构图

在这之上的左侧是用户界面的管理，如Web应用切换、窗口等，这同传统操作系统非常类似。它的右侧是提供的各种服务，这些服务的接口是JavaScript接口。每个应用都可以通过JavaScript和系统的服务框架来调用这些服务，这看起来非常像Linux系统的Daemon服务进程和它的使用进程。在服务之上的是Mojo框架，现在已经变为Enyo和Enyo2，它们主要是提供应用开发所需要的应用框架和基础库。在最上面的当然是Web应用了，有了上面提到的这些库和界面管理器，Web应用可以像本地应用一样在WebOS中运行了。

接下来是Tizen系统。Tizen是由英特尔和三星联合开源社区打造的新一代Web操作系统，它同样也是基于Linux内核和WebKit（在某个版本之后基于WebKit2）引擎开发的。虽然支持Web应用，但是Tizen目前依然支持本地应用，也就是使用C/C++语言和EFL图形库开发的应用。图15-9是来自Tizen官方网站的架构图，看起来比较琐碎。但是，大体上还是包含几个部分，最下面是Linux内核，内核之上是各种基础库和框架，它们当然是使用本地语言开发的，该架构中还包含了窗口管理系统，也就是图中的“Core”部分。

图15-9　Tizen系统官方架构图

图中的“Core”部分之上分成两块，一块是支持Web应用的框架，另外一块是支持本地应用的框架。右侧的本地框架同很多本地系统差别不大，而左侧的框架主要是为支持Web应用而存在的，包括了各种W3C/HTML5定义的功能，同时也包括了各种设备接口，如蓝牙等，这些都会以JavaScript接口的方式被Web应用所使用。

Firefox OS是在Firefox浏览器的基础上发展起来的，是基于Linux内核和Gecko渲染引擎开发出来的。Firefox OS的分层结构如图15-10所示，主要思想来自于Firefox官方网站，这里笔者进行了一些简化以方便理解。

图15-10　Firefox OS的层次架构图

图中可以看出从模块结构上Firefox OS可以分成三个层，最下层的基础层称为Gonk层，它包括了Linux内核和众多的基础库，这个基本上所有操作系统都是一样的。在Gonk层上面的是Gecko层，它主要是Gecko渲染引擎和Web应用所需要的众多JavaScript接口的具体实现。在Gecko层上面的是Gaia层，它包含了各种帮助生成Web应用的工具，以及基于系统的应用（如通信录、电话应用等）和经过认证的其他应用。结合上面介绍的各种Web操作系统来看，这些系统大体上的架构比较类似，只是在细节或者某些模块的组织上面有些不同点。就笔者看来，目前这些Web操作系统仍然在发展的初期阶段，很多能力上不足以与传统的操作系统媲美，但是这并不妨碍它们的优势，比如开发者使用HTML5技术来开发应用程序。随着HTML5技术的不断发展，HTML5在能力和性能上的差距不断缩减，HTML5所带来的巨大优势会逐步成为Web操作系统的助推力。笔者有理由相信，HTML5技术和Web平台化战略会逐步深入下去，让我们一起见证新技术带来的震撼吧！