本節(jié)將主要介紹一下移動(dòng)開(kāi)發(fā)技術(shù)的進(jìn)化歷程,主要是想讓讀者知道Flutter技術(shù)出現(xiàn)的背景。筆者認(rèn)為,了解一門(mén)新技術(shù)出現(xiàn)的背景是非常重要的,因?yàn)橹挥辛私庵笆鞘裁礃拥?,才能理解為什么?huì)是現(xiàn)在這樣。
原生應(yīng)用程序是指某一個(gè)移動(dòng)平臺(tái)(比如iOS或安卓)所特有的應(yīng)用,使用相應(yīng)平臺(tái)支持的開(kāi)發(fā)工具和語(yǔ)言,并直接調(diào)用系統(tǒng)提供的SDK API。比如Android原生應(yīng)用就是指使用Java或Kotlin語(yǔ)言直接調(diào)用Android SDK開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序;而iOS原生應(yīng)用就是指通過(guò)Objective-C或Swift語(yǔ)言直接調(diào)用iOS SDK開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序。原生開(kāi)發(fā)有以下主要優(yōu)勢(shì):
主要缺點(diǎn):
在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展初期,業(yè)務(wù)場(chǎng)景并不復(fù)雜,原生開(kāi)發(fā)還可以應(yīng)對(duì)產(chǎn)品需求迭代。 但近幾年,隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代到來(lái)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)高歌猛進(jìn),日新月異,在很多業(yè)務(wù)場(chǎng)景中,傳統(tǒng)的純?cè)_(kāi)發(fā)已經(jīng)不能滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求。主要表現(xiàn)在:
總結(jié)一下,純?cè)_(kāi)發(fā)主要面臨動(dòng)態(tài)化和開(kāi)發(fā)成本兩個(gè)問(wèn)題,而針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題,誕生了一些跨平臺(tái)的動(dòng)態(tài)化框架。
針對(duì)原生開(kāi)發(fā)面臨問(wèn)題,人們一直都在努力尋找好的解決方案,而時(shí)至今日,已經(jīng)有很多跨平臺(tái)框架(注意,本書(shū)中所指的“跨平臺(tái)”若無(wú)特殊說(shuō)明,即特指Android和iOS兩個(gè)平臺(tái)),根據(jù)其原理,主要分為三類(lèi):
在接下來(lái)的章節(jié)中我們逐個(gè)來(lái)看看這三類(lèi)框架的原理及優(yōu)缺點(diǎn)。
這類(lèi)框架主要原理就是將APP的一部分需要?jiǎng)討B(tài)變動(dòng)的內(nèi)容通過(guò)H5來(lái)實(shí)現(xiàn),通過(guò)原生的網(wǎng)頁(yè)加載控件WebView (Android)或WKWebView(iOS)來(lái)加載(以后若無(wú)特殊說(shuō)明,我們用WebView來(lái)統(tǒng)一指代android和iOS中的網(wǎng)頁(yè)加載控件)。這樣以來(lái),H5部分是可以隨時(shí)改變而不用發(fā)版,動(dòng)態(tài)化需求能滿(mǎn)足;同時(shí),由于h5代碼只需要一次開(kāi)發(fā),就能同時(shí)在Android和iOS兩個(gè)平臺(tái)運(yùn)行,這也可以減小開(kāi)發(fā)成本,也就是說(shuō),H5部分功能越多,開(kāi)發(fā)成本就越小。我們稱(chēng)這種h5+原生的開(kāi)發(fā)模式為混合開(kāi)發(fā) \ ,采用混合模式開(kāi)發(fā)的APP我們稱(chēng)之為混合應(yīng)用或Hybrid APP ,如果一個(gè)應(yīng)用的大多數(shù)功能都是H5實(shí)現(xiàn)的話(huà),我們稱(chēng)其為Web APP 。
目前混合開(kāi)發(fā)框架的典型代表有:Cordova、Ionic 和微信小程序,值得一提的是微信小程序目前是在webview中渲染的,并非原生渲染,但將來(lái)有可能會(huì)采用原生渲染。
如之前所述,原生開(kāi)發(fā)可以訪問(wèn)平臺(tái)所有功能,而混合開(kāi)發(fā)中,H5代碼是運(yùn)行在WebView中,而WebView實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)瀏覽器內(nèi)核,其JavaScript依然運(yùn)行在一個(gè)權(quán)限受限的沙箱中,所以對(duì)于大多數(shù)系統(tǒng)能力都沒(méi)有訪問(wèn)權(quán)限,如無(wú)法訪問(wèn)文件系統(tǒng)、不能使用藍(lán)牙等。所以,對(duì)于H5不能實(shí)現(xiàn)的功能,都需要原生去做。而混合框架一般都會(huì)在原生代碼中預(yù)先實(shí)現(xiàn)一些訪問(wèn)系統(tǒng)能力的API, 然后暴露給WebView以供JavaScript調(diào)用,這樣一來(lái),WebView就成為了JavaScript與原生API之間通信的橋梁,主要負(fù)責(zé)JavaScript與原生之間傳遞調(diào)用消息,而消息的傳遞必須遵守一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議,它規(guī)定了消息的格式與含義,我們把依賴(lài)于WebView的用于在JavaScript與原生之間通信并實(shí)現(xiàn)了某種消息傳輸協(xié)議的工具稱(chēng)之為WebView JavaScript Bridge, 簡(jiǎn)稱(chēng) JsBridge,它也是混合開(kāi)發(fā)框架的核心。
下面我們以Android為例,實(shí)現(xiàn)一個(gè)獲取手機(jī)型號(hào)的原生API供JavaScript調(diào)用。在這個(gè)示例中將展示JavaScript調(diào)用原生API的流程,讀者可以直觀的感受一下調(diào)用流程。我們選用筆者在Github上開(kāi)源的dsBridge作為JsBridge來(lái)進(jìn)行通信。dsBridge是一個(gè)支持同步調(diào)用的跨平臺(tái)的JsBridge,此示例中只使用其同步調(diào)用功能。
getPhoneModel
class JSAPI {
@JavascriptInterface
public Object getPhoneModel(Object msg) {
return Build.MODEL;
}
}
import wendu.dsbridge.DWebView
...
//DWebView繼承自WebView,由dsBridge提供
DWebView dwebView = (DWebView) findViewById(R.id.dwebview);
//注冊(cè)原生API到JsBridge
dwebView.addJavascriptObject(new JsAPI(), null);
var dsBridge = require("dsbridge")
//直接調(diào)用原生API `getPhoneModel`
var model = dsBridge.call("getPhoneModel");
//打印機(jī)型
console.log(model);
上面示例演示了JavaScript調(diào)用原生API的過(guò)程,同樣的,一般來(lái)說(shuō)優(yōu)秀的JsBridge也支持原生調(diào)用JavaScript,dsBridge也是支持的,如果您感興趣,可以去github dsBridge項(xiàng)目主頁(yè)查看。
現(xiàn)在,我們回頭來(lái)看一下,混合應(yīng)用無(wú)非就是在第一步中預(yù)先實(shí)現(xiàn)一系列API供JavaScript調(diào)用,讓JavaScript有訪問(wèn)系統(tǒng)的能力,看到這里,我相信你也可以自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)混合開(kāi)發(fā)框架了。
混合應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)態(tài)內(nèi)容是H5,web技術(shù)棧,社區(qū)及資源豐富,缺點(diǎn)是性能不好,對(duì)于復(fù)雜用戶(hù)界面或動(dòng)畫(huà),WebView不堪重任。
本篇主要介紹一下 JavaScript開(kāi)發(fā)+原生渲染的跨平臺(tái)框架原理。
React Native (簡(jiǎn)稱(chēng)RN)是Facebook于2015年4月開(kāi)源的跨平臺(tái)移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)框架,是Facebook早先開(kāi)源的JS框架 React 在原生移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)的衍生產(chǎn)物,目前支持iOS和Android兩個(gè)平臺(tái)。RN使用Javascript語(yǔ)言,類(lèi)似于HTML的JSX,以及CSS來(lái)開(kāi)發(fā)移動(dòng)應(yīng)用,因此熟悉Web前端開(kāi)發(fā)的技術(shù)人員只需很少的學(xué)習(xí)就可以進(jìn)入移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。
由于RN和React原理相通,并且Flutter也是受React啟發(fā),很多思想也都是相通的,萬(wàn)丈高樓平地起,我們有必要深入了解一下React原理。React是一個(gè)響應(yīng)式的Web框架,我們先了解一下兩個(gè)重要的概念:DOM樹(shù)與響應(yīng)式編程。
文檔對(duì)象模型(Document Object Model,簡(jiǎn)稱(chēng)DOM),是W3C組織推薦的處理可擴(kuò)展標(biāo)志語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)編程接口,一種獨(dú)立于平臺(tái)和語(yǔ)言的方式訪問(wèn)和修改一個(gè)文檔的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)。換句話(huà)說(shuō),這是表示和處理一個(gè)HTML或XML文檔的標(biāo)準(zhǔn)接口。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),DOM就是文檔樹(shù),與用戶(hù)界面控件樹(shù)對(duì)應(yīng),在前端開(kāi)發(fā)中通常指HTML對(duì)應(yīng)的渲染樹(shù),但廣義的DOM也可以指Android中的XML布局文件對(duì)應(yīng)的控件樹(shù),而術(shù)語(yǔ)DOM操作就是指直接來(lái)操作渲染樹(shù)(或控件樹(shù)), 因此,可以看到其實(shí)DOM樹(shù)和控件樹(shù)是等價(jià)的概念,只不過(guò)前者常用于Web開(kāi)發(fā)中,而后者常用于原生開(kāi)發(fā)中。
React中提出一個(gè)重要思想:狀態(tài)改變則UI隨之自動(dòng)改變,而React框架本身就是響應(yīng)用戶(hù)狀態(tài)改變的事件而執(zhí)行重新構(gòu)建用戶(hù)界面的工作,這就是典型的響應(yīng)式編程范式,下面我們總結(jié)一下React中響應(yīng)式原理:
值得注意的是,在第二步中,狀態(tài)變化后React框架并不會(huì)立即去計(jì)算并渲染DOM樹(shù)的變化部分,相反,React會(huì)在DOM的基礎(chǔ)上建立一個(gè)抽象層,即虛擬DOM樹(shù),對(duì)數(shù)據(jù)和狀態(tài)所做的任何改動(dòng),都會(huì)被自動(dòng)且高效的同步到虛擬DOM,最后再批量同步到真實(shí)DOM中,而不是每次改變都去操作一下DOM。為什么不能每次改變都直接去操作DOM樹(shù)?這是因?yàn)樵跒g覽器中每一次DOM操作都有可能引起瀏覽器的重繪或回流:
而瀏覽器的重繪和回流都是比較昂貴的操作,如果每一次改變都直接對(duì)DOM進(jìn)行操作,這會(huì)帶來(lái)性能問(wèn)題,而批量操作只會(huì)觸發(fā)一次DOM更新。
思考題:Diff操作和DOM批量更新難道不應(yīng)該是瀏覽器的職責(zé)嗎?第三方框架中去做合不合適?
此處需要有一張插圖
上文已經(jīng)提到React Native 是React 在原生移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)的衍生產(chǎn)物,那兩者主要的區(qū)別是什么呢?其實(shí),主要的區(qū)別在于虛擬DOM映射的對(duì)象是什么?React中虛擬DOM最終會(huì)映射為瀏覽器DOM樹(shù),而RN中虛擬DOM會(huì)通過(guò) JavaScriptCore 映射為原生控件樹(shù)。
JavaScriptCore 是一個(gè)JavaScript解釋器,它在React Native中主要有兩個(gè)作用:
而RN中將虛擬DOM映射為原生控件的過(guò)程中分兩步:
至此,React Native 便實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)。 相對(duì)于混合應(yīng)用,由于React Native是原生控件渲染,所以性能會(huì)比混合應(yīng)用中H5好很多,同時(shí)React Native使用了Web開(kāi)發(fā)技術(shù)棧,也只需維護(hù)一份代碼,同樣是跨平臺(tái)框架。
Weex是阿里巴巴于2016年發(fā)布的跨平臺(tái)移動(dòng)端開(kāi)發(fā)框架,思想及原理和React Native類(lèi)似,最大的不同是語(yǔ)法層面,Weex支持Vue語(yǔ)法和Rax語(yǔ)法,Rax 的 DSL(Domain Specific Language) 語(yǔ)法是基于 React JSX 語(yǔ)法而創(chuàng)造。與 React 不同,在 Rax 中 JSX 是必選的,它不支持通過(guò)其它方式創(chuàng)建組件,所以學(xué)習(xí) JSX 是使用 Rax 的必要基礎(chǔ)。而React Native只支持JSX語(yǔ)法。
快應(yīng)用是華為、小米、OPPO、魅族等國(guó)內(nèi)9大主流手機(jī)廠商共同制定的輕量級(jí)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn),目標(biāo)直指微信小程序。它也是采用JavaScript語(yǔ)言開(kāi)發(fā),原生控件渲染,與React Native和Weex相比主要有兩點(diǎn)不同:
JavaScript開(kāi)發(fā)+原生渲染的方式主要優(yōu)點(diǎn)如下:
不足:
在本篇中,我們看看最后一種跨平臺(tái)技術(shù):自繪UI+原生。這種技術(shù)的思路是,通過(guò)在不同平臺(tái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)統(tǒng)一接口的渲染引擎來(lái)繪制UI,而不依賴(lài)系統(tǒng)原生控件,所以可以做到不同平臺(tái)UI的一致性。注意,自繪引擎解決的是UI的跨平臺(tái)問(wèn)題,如果涉及其它系統(tǒng)能力調(diào)用,依然要涉及原生開(kāi)發(fā)。這種平臺(tái)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)如下:
不足:
也許你已經(jīng)猜到Flutter就屬于這一類(lèi)跨平臺(tái)技術(shù),沒(méi)錯(cuò),F(xiàn)lutter正是實(shí)現(xiàn)一套自繪引擎,并擁有一套自己的UI布局系統(tǒng)。不過(guò),自繪制引擎的思路并不是什么新概念,F(xiàn)lutter并不是第一個(gè)嘗試這么做的,在它之前有一個(gè)典型的代表,即大名鼎鼎的QT。
Qt是一個(gè)1991年由Qt Company開(kāi)發(fā)的跨平臺(tái)C++圖形用戶(hù)界面應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)框架。2008年,Qt Company科技被諾基亞公司收購(gòu),Qt也因此成為諾基亞旗下的編程語(yǔ)言工具。2012年,Qt被Digia收購(gòu)。2014年4月,跨平臺(tái)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境Qt Creator 3.1.0正式發(fā)布,實(shí)現(xiàn)了對(duì)于iOS的完全支持,新增WinRT、Beautifier等插件,廢棄了無(wú)Python接口的GDB調(diào)試支持,集成了基于Clang的C/C++代碼模塊,并對(duì)Android支持做出了調(diào)整,至此實(shí)現(xiàn)了全面支持iOS、Android、WP,它提供給應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)者構(gòu)建圖形用戶(hù)界面所需的所有功能。但是,QT雖然在PC端獲得了巨大成功,備受社區(qū)追捧,然而其在移動(dòng)端卻表現(xiàn)不佳,在近幾年,雖然偶爾能聽(tīng)到QT的聲音,但一直很弱,無(wú)論QT本身技術(shù)如何、設(shè)計(jì)思想如何,但事實(shí)上終究是敗了,究其原因,筆者認(rèn)為主要有四:
第一:QT移動(dòng)開(kāi)發(fā)社區(qū)太小,學(xué)習(xí)資料不足,生態(tài)不好。
第二:官方推廣不利,支持不夠。
第三:移動(dòng)端發(fā)力較晚,市場(chǎng)已被其它動(dòng)態(tài)化框架占領(lǐng)(Hybrid和RN)。
第四:在移動(dòng)開(kāi)發(fā)中,C++開(kāi)發(fā)和Web開(kāi)發(fā)棧相比有著先天的劣勢(shì),直接結(jié)果就是QT開(kāi)發(fā)效率太低。
基于此四點(diǎn),盡管QT是移動(dòng)端開(kāi)發(fā)跨平臺(tái)自繪引擎的先驅(qū),但卻成為了烈士。
“千呼萬(wàn)喚始出來(lái)”,鋪墊這么久,現(xiàn)在終于等到本書(shū)的主角出場(chǎng)了!
Flutter是Google發(fā)布的一個(gè)用于創(chuàng)建跨平臺(tái)、高性能移動(dòng)應(yīng)用的框架。Flutter和QT mobile一樣,都沒(méi)有使用原生控件,相反都實(shí)現(xiàn)了一個(gè)自繪引擎,使用自身的布局、繪制系統(tǒng)。那么,我們會(huì)擔(dān)心,QT mobile面對(duì)的問(wèn)題Flutter是否也一樣,F(xiàn)lutter會(huì)不會(huì)步入QT mobile后塵,成為另一個(gè)烈士?要回到這個(gè)問(wèn)題,我們先來(lái)看看Flutter誕生過(guò)程:
觀其發(fā)展,在2018年5月份,F(xiàn)lutter 進(jìn)入了 GitHub stars 排行榜前 100 名,已有 27k star。而今天(2019年5月29日),已經(jīng)有65K的Star。經(jīng)歷了短短2年多的時(shí)間,F(xiàn)lutter 生態(tài)系統(tǒng)得以快速增長(zhǎng),由此可見(jiàn),F(xiàn)lutter在開(kāi)發(fā)者中受到了熱烈的歡迎,其未來(lái)發(fā)展值得期待!
現(xiàn)在,我們來(lái)和QT mobile做一個(gè)對(duì)比:
基于以上三點(diǎn),相信讀者和筆者一樣,F(xiàn)lutter未來(lái)如何,心中自有定論。到現(xiàn)在為止,我們已經(jīng)對(duì)移動(dòng)端開(kāi)發(fā)技術(shù)有了一個(gè)全面的了解,接下來(lái)我們便要進(jìn)入本書(shū)的主題,你準(zhǔn)備好了嗎!
本章主要介紹了目前移動(dòng)開(kāi)發(fā)中三種跨平臺(tái)技術(shù),現(xiàn)在我們從框架角度對(duì)比一下它們,如表1-1所示:
技術(shù)類(lèi)型 | UI渲染方式 | 性能 | 開(kāi)發(fā)效率 | 動(dòng)態(tài)化 | 框架代表 |
---|---|---|---|---|---|
H5+原生 | WebView渲染 | 一般 | 高 | 支持 | Cordova、Ionic |
JavaScript+原生渲染 | 原生控件渲染 | 好 | 中 | 支持 | RN、Weex |
自繪UI+原生 | 調(diào)用系統(tǒng)API渲染 | 好 | Flutter高, QT低 | 默認(rèn)不支持 | QT、Flutter |
表1-1: 跨平臺(tái)技術(shù)對(duì)比
上表中開(kāi)發(fā)語(yǔ)言主要指UI的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。而開(kāi)發(fā)效率,是指整個(gè)開(kāi)發(fā)周期的效率,包括編碼時(shí)間、調(diào)試時(shí)間、以及排錯(cuò)、兼容時(shí)間。動(dòng)態(tài)化主要指是否支持動(dòng)態(tài)下發(fā)代碼和是否支持熱更新。值得注意的是Flutter的Release包默認(rèn)是使用Dart AOT模式編譯的,所以不支持動(dòng)態(tài)化,但Dart還有JIT或snapshot運(yùn)行方式,這些模式都是支持動(dòng)態(tài)化的。
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