Hybrid App技術解析 — 原理篇

發表於2018-07-25
APP

 

引言

隨著 Web 技術和移動裝置的快速發展，Hybrid 技術已經成為一種最主流最常見的方案。一套好的 Hybrid架構方案 能讓 App 既能擁有極致的體驗和效能，同時也能擁有 Web技術 靈活的開發模式、跨平臺能力以及熱更新機制，想想是不是都雞凍不已。。?。本系列文章是公司在這方面實踐的一個總結，包含了原理解析、方案選型與實現、實踐優化等方面。

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現有混合方案

Hybrid App，俗稱混合應用，即混合了 Native技術 與 Web技術 進行開發的移動應用。現在比較流行的混合方案主要有三種，主要是在UI渲染機制上的不同：

  1. 基於 WebView UI 的基礎方案，市面上大部分主流 App 都有采用，例如微信JS-SDK，通過 JSBridge 完成 H5 與 Native 的雙向通訊，從而賦予H5一定程度的原生能力。
  2. 基於 Native UI 的方案，例如 React-Native、Weex。在賦予 H5 原生API能力的基礎上，進一步通過 JSBridge 將js解析成的虛擬節點樹(Virtual DOM)傳遞到 Native 並使用原生渲染。
  3. 另外還有近期比較流行的小程式方案，也是通過更加定製化的 JSBridge，並使用雙 WebView 雙執行緒的模式隔離了JS邏輯與UI渲染，形成了特殊的開發模式，加強了 H5 與 Native 混合程度，提高了頁面效能及開發體驗。

以上的三種方案，其實同樣都是基於 JSBridge 完成的通訊層，第二三種方案，其實可以看做是在方案一的基礎上，繼續通過不同的新技術進一步提高了應用的混合程度。因此，JSBridge 也是整個混合應用最關鍵的部分，例如我們在設定微信分享時用到的 JS-SDK，wx物件 便是我們最常見的 JSBridge:

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方案選型

任何技術方案的選型，其實都應該基於使用場景和現有條件。基於公司現有情況的幾點考慮，在方案一上進一步優化，更加適合我們的需求。

  • 需求 Web技術 快速迭代、靈活開發的特點和線上熱更新的機制。
  • 產品的核心能力是強大的拍照與底層圖片處理能力，因此單純的 H5技術能做的事非常有限，不能滿足需求，通過 Hybrid 技術來強化H5，便是一種必需。
  • 公司業務上，並沒有非常複雜的UI渲染需求，而且 App 中的一系列原生 UI元件 已經非常成熟，因此我們並不強需類似 RN 這樣的方案。

因此，如何既能利用 H5 強大的開發和迭代能力，又能賦予 H5 強大的底層能力和使用者體驗，同時能複用現有的成熟 Native元件，便成為了我們最大的需求點 — 一套完整又強大的 Hybrid技術架構方案。?

Hybrid技術原理

Hybrid App的本質，其實是在原生的 App 中，使用 WebView 作為容器直接承載 Web頁面。因此，最核心的點就是 Native端 與 H5端 之間的雙向通訊層，其實這裡也可以理解為我們需要一套跨語言通訊方案，來完成 Native(Java/Objective-c/…) 與 JavaScript 的通訊。這個方案就是我們所說的 JSBridge，而實現的關鍵，便是作為容器的 WebView，一切的原理都是基於 WebView 的機制。

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(一) JavaScript 通知 Native

基於 WebView 的機制和開放的 API, 實現這個功能有三種常見的方案：

  • API注入，原理其實就是 Native 獲取 JavaScript環境上下文，並直接在上面掛載物件或者方法，使 js 可以直接呼叫，Android 與 IOS 分別擁有對應的掛載方式。
  • WebView 中的 prompt/console/alert 攔截，通常使用 prompt，因為這個方法在前端中使用頻率低，比較不會出現衝突；
  • WebView URL Scheme 跳轉攔截；

第二三種機制的原理是類似的，都是通過對 WebView 資訊冒泡傳遞的攔截，從而達到通訊的，接下來我們主要從 原理-定製協議-攔截協議-引數傳遞-回撥機制 5個方面詳細闡述下第三種方案 — URL攔截方案。

1. 實現原理

在 WebView 中發出的網路請求，客戶端都能進行監聽和捕獲

2. 協議的定製

我們需要制定一套URL Scheme規則，通常我們的請求會帶有對應的協議開頭，例如常見的 https://xxx.com 或者 file://1.jpg，代表著不同的含義。我們這裡可以將協議型別的請求定製為:

xxcommand://xxxx?param1=1&param2=2

這裡有幾個需要注意點的是:

(1) xxcommand:// 只是一種規則，可以根據業務進行制定，使其具有含義，例如我們定義 xxcommand:// 為公司所有App系通用，為通用工具協議：

xxcommand://getProxy?h=1

而定義 xxapp:// 為每個App單獨的業務協議。

xxapp://openCamera?h=2

不同的協議頭代表著不同的含義，這樣便能清楚知道每個協議的適用範圍。

(2) 這裡不要使用 location.href 傳送，因為其自身機制有個問題是同時併發多次請求會被合併成為一次，導致協議被忽略，而併發協議其實是非常常見的功能。我們會使用建立 iframe 傳送請求的方式。

(3) 通常考慮到安全性，需要在客戶端中設定域名白名單或者限制，避免公司內部業務協議被第三方直接呼叫。

3.協議的攔截

客戶端可以通過 API 對 WebView 發出的請求進行攔截：

  • IOS上: shouldStartLoadWithRequest
  • Android: shouldOverrideUrlLoading

當解析到請求 URL 頭為制定的協議時，便不發起對應的資源請求，而是解析引數，並進行相關功能或者方法的呼叫，完成協議功能的對映。

4.協議回撥

由於協議的本質其實是傳送請求，這屬於一個非同步的過程，因此我們便需要處理對應的回撥機制。這裡我們採用的方式是JS的事件系統，這裡我們會用到 window.addEventListener 和 window.dispatchEvent這兩個基礎API；

    1. 傳送協議時，通過協議的唯一標識註冊自定義事件，並將回撥繫結到對應的事件上。
    1. 客戶端完成對應的功能後，呼叫 Bridge 的dispatch API，直接攜帶 data 觸發該協議的自定義事件。

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通過事件的機制，會讓開發更符合我們前端的習慣，例如當你需要監聽客戶端的通知時，同樣只需要在通過 addEventListener 進行監聽即可。

Tips: 這裡有一點需要注意的是，應該避免事件的多次重複繫結，因此當唯一標識重置時，需要removeEventListener對應的事件。

5.引數傳遞方式

由於 WebView 對 URL 會有長度的限制，因此常規的通過 search引數 進行傳遞的方式便具有一個問題，既 當需要傳遞的引數過長時，可能會導致被截斷，例如傳遞base64或者傳遞大量資料時。

因此我們需要制定新的引數傳遞規則，我們使用的是函式呼叫的方式。這裡的原理主要是基於:

Native 可以直接呼叫 JS 方法並直接獲取函式的返回值。

我們只需要對每條協議標記一個唯一標識，並把引數存入引數池中，到時客戶端再通過該唯一標識從引數池中獲取對應的引數即可。

(二) Native 通知 Javascript

由於 Native 可以算作 H5 的宿主，因此擁有更大的許可權，上面也提到了 Native 可以通過 WebView API直接執行 Js 程式碼。這樣的許可權也就讓這個方向的通訊變得十分的便捷。

  • IOS: stringByEvaluatingJavaScriptFromString

  • Android: loadUrl (4.4-)

Tips: 當系統低於4.4時，evaluateJavascript 是無法使用的，因此單純的使用 loadUrl 無法獲取 JS 返回值，這時我們需要使用前面提到的 prompt 的方法進行相容，讓 H5端 通過 prompt 進行資料的傳送，客戶端進行攔截並獲取資料。

  • Android: evaluateJavascript (4.4+)

基於上面的原理，我們已經明白 JSBridge 最基礎的原理，並且能實現 Native H5 的雙向通訊機制了。

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(三) JSBridge 的接入

接下來，我們來理下程式碼上需要的資源。實現這套方案，從上圖可以看出，其實可以分為兩個部分:

  • JS部分(bridge): 在JS環境中注入 bridge 的實現程式碼，包含了協議的拼裝/傳送/引數池/回撥池等一些基礎功能。
  • Native部分(SDK)：在客戶端中 bridge 的功能對映程式碼，實現了URL攔截與解析/環境資訊的注入/通用功能對映等功能。

我們這裡的做法是，將這兩部分一起封裝成一個 Native SDK，由客戶端統一引入。客戶端在初始化一個 WebView 開啟頁面時，如果頁面地址在白名單中，會直接在 HTML 的頭部注入對應的 bridge.js。這樣的做法有以下的好處：

  • 雙方的程式碼統一維護，避免出現版本分裂的情況。有更新時，只要由客戶端更新SDK即可，不會出現版本相容的問題；
  • App的接入十分方便，只需要按文件接入最新版本的SDK，即可直接執行整套Hybrid方案，便於在多個App中快速的落地；
  • H5端無需關注，這樣有利於將 bridge 開放給第三方頁面使用。

這裡有一點需要注意的是，協議的呼叫，一定是需要確保執行在bridge.js 成功注入後。由於客戶端的注入行為屬於一個附加的非同步行為，從H5方很難去捕捉準確的完成時機，因此這裡需要通過客戶端監聽頁面完成後，基於上面的回撥機制通知 H5端，頁面中即可通過window.addEventListener('bridgeReady', e => {})進行初始化。

(四) App中 H5 的接入方式

將 H5 接入 App 中通常有兩種方式：

(1) 線上H5，這是最常見的一種方式。我們只需要將H5程式碼部署到伺服器上，只要把對應的 URL地址 給到客戶端，用 WebView 開啟該URL，即可嵌入。該方式的好處在於:

  • 獨立性強，有非常獨立的開發/除錯/更新/上線能力；
  • 資源放在伺服器上，完全不會影響客戶端的包體積；
  • 接入成本很低，完全的熱更新機制。

但相對的，這種方式也有對應的缺點:

  • 完全的網路依賴，在離線的情況下無法開啟頁面；
  • 首屏載入速度依賴於網路，網路較慢時，首屏載入也較慢；

通常，這種方式更適用在一些比較輕量級的頁面上，例如一些幫助頁、提示頁、使用攻略等頁面。這些頁面的特點是功能性不強，不太需要複雜的功能協議，且不需要離線使用。在一些第三方頁面接入上，也會使用這種方式，例如我們的頁面呼叫微信JS-SDK。

(2) 內建包H5，這是一種本地化的嵌入方式，我們需要將程式碼進行打包後下發到客戶端，並由客戶端直接解壓到本地儲存中。通常我們運用在一些比較大和比較重要的模組上。其優點是:

  • 由於其本地化，首屏載入速度快，使用者體驗更為接近原生；
  • 可以不依賴網路，離線執行；

但同時，它的劣勢也十分明顯:

  • 開發流程/更新機制複雜化，需要客戶端，甚至服務端的共同協作；
  • 會相應的增加 App 包體積；

這兩種接入方式均有自己的優缺點，應該根據不同場景進行選擇。

總結

本文主要解析了現在Hybrid App的發展現狀和其基礎原理，包含了

  • JavaScript 通知 Native
  • Native 通知 Javascript
  • JSBridge 的接入
  • H5 的接入

只有在瞭解了其最本質的實現原理後，才能對這套方案進行實現以及進一步的優化。接下來，我們將基於上面的理論，繼續探討如何把這套方案的真正程式碼實現以及方案優化方案，歡迎大家一起討論！更多文章內容請到github。感謝！?

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