一、Node-API技术背景与HarmonyOS 5特性

Node-API是HarmonyOS 5基于Node.js 12.x LTS规范扩展的跨语言交互机制，它构建了ArkTS/JS与C/C++之间的桥梁。在HarmonyOS 5中，Node-API经过深度优化，具有以下核心特性：

1. 稳定跨平台：提供一组标准化API，可在不同设备上保持接口一致性
2. 性能优化：支持将性能关键代码用C/C++实现，通过ArkTS接口调用
3. 线程安全：新增线程安全函数机制，支持多线程环境下的安全调用
4. 模块化加载：支持动态加载Native模块，实现功能按需加载

二、Node-API核心架构解析

HarmonyOS 5的Node-API架构分为三个层次：

1. JS运行时层：负责ArkTS对象的生命周期管理
2. Node-API适配层：处理数据类型转换和接口适配
3. Native实现层：提供C/C++原生功能实现

// 模块加载流程示意图
import nativeModule from 'libnative.so' → Node-API桥接层 → C++原生实现

三、基础模块加载实战

3.1 环境准备

首先在build-profile.json5中配置Native依赖：

{
  "buildOption": {
    "externalNativeOptions": {
      "path": "./src/main/cpp/CMakeLists.txt"
    }
  }
}

3.2 简单模块加载示例

ArkTS侧代码：

// entry/src/main/ets/pages/Index.ets
import nativeModule from 'libnative.so'

@Entry
@Component
struct NativeModuleDemo {
  @State message: string = 'Initializing...'

  aboutToAppear() {
    try {
      this.message = nativeModule.sayHello('HarmonyOS 5')
    } catch (error) {
      console.error(`Module load failed: ${error.code} - ${error.message}`)
      this.message = 'Load failed'
    }
  }

  build() {
    Column() {
      Text(this.message)
        .fontSize(20)
        .margin(10)
      
      Button('Reload Module')
        .onClick(() => {
          this.aboutToAppear()
        })
    }
    .width('100%')
    .height('100%')
  }
}

C++侧实现 (native_module.cpp)：

#include <hilog/log.h>
#include <napi/native_api.h>

napi_value SayHello(napi_env env, napi_callback_info info) {
  size_t argc = 1;
  napi_value args[1];
  napi_get_cb_info(env, info, &argc, args, nullptr, nullptr);

  char name[64];
  size_t len;
  napi_get_value_string_utf8(env, args[0], name, sizeof(name), &len);

  char result[128];
  snprintf(result, sizeof(result), "Hello %s from Native!", name);

  napi_value ret;
  napi_create_string_utf8(env, result, NAPI_AUTO_LENGTH, &ret);

  return ret;
}

napi_value Init(napi_env env, napi_value exports) {
  napi_property_descriptor desc = {
    "sayHello", nullptr, SayHello, nullptr, nullptr, nullptr, napi_default, nullptr
  };
  napi_define_properties(env, exports, 1, &desc);
  return exports;
}

NAPI_MODULE(native_module, Init)

四、高级特性：动态模块加载

HarmonyOS 5增强了动态加载能力，支持运行时按需加载模块：

// 动态加载示例
async loadAdvancedModule() {
  try {
    const advancedModule = await import('libadvanced.so');
    const result = advancedModule.compute(42);
    console.log(`Compute result: ${result}`);
  } catch (err) {
    console.error(`Dynamic load error: ${err}`);
  }
}

对应的CMake配置：

# src/main/cpp/CMakeLists.txt
cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
project(native_module)

set(NATIVERENDER_ROOT_PATH ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR})

add_library(native_module SHARED
            native_module.cpp)

target_link_libraries(native_module
                     libace_napi.z.so
                     libhilog_ndk.z.so)

五、线程安全与性能优化

5.1 线程安全函数示例

napi_threadsafe_function tsfn;

void CallJS(napi_env env, napi_value js_cb, void* context, void* data) {
  // 将Native数据转换为ArkTS值
  napi_value result;
  napi_create_string_utf8(env, (char*)data, NAPI_AUTO_LENGTH, &result);
  
  napi_value undefined;
  napi_get_undefined(env, &undefined);
  
  napi_value argv[1] = { result };
  napi_call_function(env, undefined, js_cb, 1, argv, nullptr);
}

napi_value CreateThreadSafeFunction(napi_env env, napi_callback_info info) {
  napi_value js_cb;
  napi_get_cb_info(env, info, nullptr, nullptr, &js_cb, nullptr);

  napi_create_threadsafe_function(env,
                                 js_cb,
                                 nullptr,
                                 napi_tsfn_nonblocking,
                                 128,
                                 1,
                                 nullptr,
                                 nullptr,
                                 nullptr,
                                 CallJS,
                                 &tsfn);
  return nullptr;
}

5.2 ArkTS调用示例

class ThreadSafeDemo {
  private static instance: napi_threadsafe_function | null = null;

  static init(callback: (data: string) => void): void {
    if (!this.instance) {
      this.instance = nativeModule.createThreadSafeFunction(callback);
    }
  }

  static sendData(data: string): void {
    if (this.instance) {
      nativeModule.postData(this.instance, data);
    }
  }
}

六、典型应用场景与调试技巧

6.1 图像处理模块案例

Native侧图像处理：

napi_value ProcessImage(napi_env env, napi_callback_info info) {
  // 获取ArkTS传递的ArrayBuffer
  napi_value args[1];
  napi_get_cb_info(env, info, nullptr, args, nullptr, nullptr);
  
  void* buffer;
  size_t length;
  napi_get_arraybuffer_info(env, args[0], &buffer, &length);
  
  // 执行图像处理（示例：简单反色处理）
  unsigned char* pixels = (unsigned char*)buffer;
  for (size_t i = 0; i < length; i++) {
    pixels[i] = 255 - pixels[i];
  }
  
  return nullptr;
}

ArkTS调用代码：

async processImage() {
  const imageBuffer = await getImageData(); // 获取图像数据
  const nativeBuffer = new ArrayBuffer(imageBuffer.length);
  new Uint8Array(nativeBuffer).set(new Uint8Array(imageBuffer));
  
  try {
    imageProcessor.process(nativeBuffer);
    this.processedImage = nativeBuffer;
  } catch (err) {
    console.error(`Image processing failed: ${err}`);
  }
}

6.2 调试技巧

1. 日志输出：

OH_LOG_Print(LOG_APP, LOG_INFO, 0xFF00, "NativeModule", 
            "Processing image buffer size: %zu", length);

1. 内存检查：

// 在ArkTS侧检查Native内存使用
nativeModule.checkMemoryUsage((usage) => {
  console.log(`Native memory usage: ${usage}MB`);
});

七、总结与最佳实践

HarmonyOS 5的Node-API开发最佳实践：

1. 模块设计原则：

• • 将计算密集型任务放在Native侧
  • 保持接口参数简单（基本类型或简单对象）
  • 避免频繁的跨语言调用

1. 性能优化技巧：

// 批量处理数据示例
const batchData = {
  items: largeArray,
  config: processingConfig
};
nativeModule.processBatch(batchData);

1. 错误处理规范：

napi_value HandleError(napi_env env, int errorCode) {
  napi_value error;
  napi_create_string_utf8(env, "Process failed", NAPI_AUTO_LENGTH, &error);
  
  napi_value code;
  napi_create_int32(env, errorCode, &code);
  
  napi_value result;
  napi_create_error(env, code, error, &result);
  return result;
}

通过本文的讲解，开发者可以掌握HarmonyOS 5中基于Node-API的模块加载与开发技术，构建高性能的混合语言应用。建议结合官方示例工程进行实践，逐步掌握更复杂的应用场景开发。