基于ArkUI-X的N-API跨平台开发实践：实现ArkTS与C++的双向通信（Harmony OS NETX 5）

一、引言

在跨平台开发领域，如何高效整合JavaScript与原生代码能力始终是关键挑战。ArkUI-X作为华为推出的跨设备UI框架，通过N-API（Node.js Addons API）提供了一套稳定的原生扩展机制，允许开发者通过C/C++实现高性能逻辑，并与ArkTS/TS/JS进行双向交互。本文结合实际开发流程，详细介绍在Android平台上使用N-API完成跨语言调用的核心技术细节。

二、N-API基础原理与开发流程

2.1 N-API核心特性

• 版本无关性：通过抽象底层接口，确保原生模块一次编译可在不同Node.js/ArkTS版本中运行。
• 双向通信支持：不仅支持ArkTS调用C++函数，还能实现C++反向调用ArkTS回调函数。
• 类型安全：通过严格的参数校验和类型转换机制，确保跨语言数据传递的可靠性。

2.2 开发流程概览

1. 环境准备：获取样例工程并配置DevEco Studio开发环境。
2. 原生能力开发：使用N-API编写C++函数，实现核心业务逻辑。
3. 接口声明：通过.d.ts文件定义ArkTS与原生代码的交互接口。
4. 跨语言调用：在ArkTS中导入原生模块并调用接口。
5. 编译与运行：生成动态库（.so文件）并部署到Android设备。

三、关键开发步骤与代码实现

3.1 环境准备与工程结构

创建包含N-API能力的Native样例工程模板，工程结构如下：

3.2 原生能力开发：C++实现N-API函数

3.2.1 加法函数：ArkTS调用C++

#include "napi/native_api.h"

static napi_value Add(napi_env env, napi_callback_info info)
{
    size_t argc = 2;
    napi_value args[2] = {nullptr};

    napi_get_cb_info(env, info, &argc, args , nullptr, nullptr);

    napi_valuetype valuetype0;
    napi_typeof(env, args[0], &valuetype0);

    napi_valuetype valuetype1;
    napi_typeof(env, args[1], &valuetype1);

    double value0;
    napi_get_value_double(env, args[0], &value0);

    double value1;
    napi_get_value_double(env, args[1], &value1);

    napi_value sum;
    napi_create_double(env, value0 + value1, &sum);

    return sum;

}

3.2.2 反向调用：C++回调ArkTS函数

static napi_value NativeCallArkTS(napi_env env, napi_callback_info info) {
    // 1. 获取参数（期望传入一个 ArkTS 函数）
    size_t argc = 1;
    napi_value args[1] = {nullptr};
    napi_get_cb_info(env, info, &argc, args, nullptr, nullptr);

    // 2. 验证参数是否为函数类型
    napi_valuetype type;
    napi_typeof(env, args[0], &type);
    if (type != napi_function) {
        // 抛出类型错误
        napi_throw_type_error(env, nullptr, "Argument must be a function");
        return nullptr;
    }

    // 3. 创建传递给 ArkTS 函数的参数（字符串 "Hello from C++"）
    napi_value argv;
    napi_create_string_utf8(env, "Hello from C++", NAPI_AUTO_LENGTH, &argv);

    // 4. 调用 ArkTS 函数
    napi_value result;
    napi_status status = napi_call_function(env, nullptr, args[0], 1, &argv, &result);
    if (status != napi_ok) {
        // 处理调用失败的情况
        napi_throw_error(env, nullptr, "Failed to call JavaScript function");
        return nullptr;
    }

    // 5. 返回 ArkTS 函数的执行结果
    return result;
}

3.2.3 模块注册与导出

// 模块初始化函数
EXTERN_C_START
static napi_value Init(napi_env env, napi_value exports)
{
    // 定义导出的方法列表
    napi_property_descriptor desc[] = {
        { "add", nullptr, Add, nullptr, nullptr, nullptr, napi_default, nullptr },
        { "nativeCallArkTS", nullptr, NativeCallArkTS, nullptr, nullptr, nullptr, napi_default, nullptr }
    };

    // 注册方法到模块导出
    napi_status status = napi_define_properties(env, exports, sizeof(desc) / sizeof(desc[0]), desc);
    if (status != napi_ok) {
        return nullptr;
    }

    return exports;
}
EXTERN_C_END

// 模块描述符
static napi_module demoModule = {
    .nm_version = 1,
    .nm_flags = 0,
    .nm_filename = nullptr,
    .nm_register_func = Init,
    .nm_modname = "entry",
    .nm_priv = ((void*)0),
    .reserved = { 0 },
};

// 模块注册函数（程序加载时自动调用）
extern "C" __attribute__((constructor)) void RegisterEntryModule(void)
{
    napi_module_register(&demoModule);
}

3.3 接口声明：定义.d.ts文件

在entry/src/main/cpp/types/libentry/index.d.ts中声明接口：

// 定义ArkTS可调用的原生接口
export const add: (a: number, b: number) => number;
export const nativeCallArkTS: (callback: (str: string) => string) => string;

在这里如果有报错，就在项目根目录的 <font style="color:rgba(0, 0, 0, 0.85);">oh-package.json5</font> 中配置 <font style="color:rgba(0, 0, 0, 0.85);">types</font> 字段

{
  "types": "entry/src/main/cpp/types/entry/index.d.ts" // 绝对路径指向 .d.ts 文件
}

3.4 ArkTS侧调用原生能力

// entry/src/main/ets/pages/Index.ets
import entry from 'libentry.so';  // 导入动态库

@Entry
@Component
struct Index {
    @State result: string = "0";
    @State callbackMsg: string = "等待回调";

    // ArkTS回调函数
    private processCallback(str: string): string {
        return `ArkTS处理: ${str.toUpperCase()}`;
    }

    build() {
        Column() {
            // 调用加法函数
            Button(`计算10+20`)
                .onClick(() => {
                    this.result = `结果: ${entry.add(10, 20)}`;
                })
            
            // 触发C++回调
            Button(`Native回调测试`)
                .onClick(() => {
                    this.callbackMsg = entry.nativeCallArkTS(this.processCallback.bind(this));
                })
            
            Text(this.result).fontSize(18);
            Text(this.callbackMsg).fontSize(18);
        }
    }
}

四、编译部署与调试

4.1 生成动态库（.so文件）

1. 在DevEco Studio中执行Build > Make Project。
2. 编译成功后，动态库生成路径：

entry/.arkui-x/android/app/build/intermediates/cmake/release/obj/arm64-v8a/libentry.so

4.2 在Android设备运行

1. 使用Android Studio打开.arkui-x/android目录。
2. 连接设备或启动模拟器，点击Run app。
3. 测试验证：点击按钮查看计算结果与回调信息。

五、开发建议与最佳实践

1. 线程安全：N-API接口必须在JS线程调用，避免跨线程操作导致崩溃。
2. 类型映射：严格遵循ArkTS与C++的类型映射规则（如number→double，string→utf8字符串）。
3. 错误处理：在N-API函数中添加参数校验和错误抛出，提高稳定性。
4. 版本管理：通过napi_module的nm_version字段管理原生模块版本，便于后续升级维护。

六、总结

通过N-API，ArkUI-X实现了ArkTS与C++的高效双向通信，既保留了JavaScript的开发效率，又能利用原生代码的高性能优势。本文结合具体案例详细介绍了从环境搭建到代码实现的全流程，适用于需要高性能计算、系统底层交互的跨平台开发场景。随着ArkUI-X生态的不断完善，N-API将成为连接多端能力的核心技术之一。