實戰Forge Viewer漸進應用 - 當Xamarin遇上WebAssembly

Xamarin作為移動端的跨平臺原生開發框架的老牌勁旅，一直被視作Mono Project寄予厚望的當家花旦之一。近年來，雖然React Native/Ionic等後起之秀奪去大半江山，但隨著Xamarin入駐微軟並宣告免費，加之.NET/C#生態的日益完善與精進，Xamarin已然重煥青春！
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那麼，如果我們將它與上期技術分享介紹的業界新貴WebAssembly雙劍合璧，又會迸發出怎樣的化學反應呢？今天我們就將Autodesk Forge Viewer離線方案整合到Xamarin，併發布為基於WebAssembly的Progressive Web App（簡稱PWA，漸進式應用） - 即實現瀏覽器URL訪問直接安裝的神奇效果！

引言彩蛋

首先，讓我們First things first：
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?Autodesk ADN（開發者社群團隊）祝您在新的一年大吉大利！！?事順利！！?

為什麼要WebAssembly和PWA？

在原生和H5應用如火純青的今天，WebAssembly和PWA的相對意義與優勢在於：

如上期技術分享介紹，WebAssembly賦能我們在瀏覽器中以原生的效能執行CC#、Java、Rust等及基於它們的框架和技術
編譯後的執行包（wasm）為二進位制，精簡高效的同時保護原始碼，各種安全機制防範惡意程式碼的篡改與攻擊，增強應用的安全性
PWA給予使用者非原生應用勝似原生應用的瀏覽器客戶端體驗，透過瀏覽器訪問URL即可完成PWA的安裝，無需釋出至應用商店

Xamarin的優勢

相比Cordova/PhoneGap、Ionic、Appgyver等H5混合框架，以及React Native、Titanium等原生框架，我們為什麼要關注Xamarin呢？

相較Cordova/PhoneGap、Ionic、Appgyver等混合框架具有原生優勢
相較基於JavaScript的React Native、Titanium，.NET/C#在語言某些特性上具備相對優勢，也便於熟悉.NET/C#桌面與後臺開發的朋友迅速上手
.NET/C#生態的相對優勢，如可以使用我們的Forge .NET Client SDK
相較基於狀態的Functional Approach具有更底層原生UI的優勢

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實戰開始！

今天實戰的環節為：Forge Viewer漸進應用 > Xamarin應用 > 釋出為WebAssembly的PWA > 移動端測試

Forge Viewer PWA

往期我們有介紹過利用ServiceWorker和Cache等API實現Forge Viewer離線方案，但是悉心的朋友或許已經發現該方案仍有不少瑕疵（將在下期著重闡述），現在我們更一進步:將整個載入過程離線快取與客戶端! 其成果是獨立的Forge Viewer PWA，滿足移動和桌面端的離線使用。

首先定義Viewer漸進應用的ServiceWorker，有關該API的詳細介紹可以參考往期。不同於往期中介紹的方案，這次我們將要快取所有Viewer指令碼、樣式和載入模型的請求，且在預設的快取列表中只有CSS，其餘指令碼依賴與模型資料全部在應用首次載入階段快取，省去手動適配不同Viewer版本與模型資源的麻煩。首先我們來監聽請求事件，收集所有需要快取的請求，並記錄從後臺獲取的Access Token，以供Forge API認證所需。出於效能考慮，待模型載入完成後再統一快取所有資源：

const urlsToCache = [
    'viewer.html', //Viewer頁面路徑
    'viewer-serviceworker.js', //本ServiceWorker路徑
    'https://developer.api.autodesk.com/modelderivative/v2/viewers/6.*/style.min.css' //Viewer.js樣式
];
...
self.addEventListener('fetch',  event => {

    event.respondWith(
        caches.match(event.request)
           .then( async response => {
              if (response) return response;

          if (event.request.url.endsWith('/api/token')) { \\判斷請求指向獲取Access Token的後臺服務

              const response = await fetch(event.request);
              fetchOptions.headers = { 'Authorization': 'Bearer ' + response.access_token } \\設定訪問Forge API請求的Access Token
              return response;

          } else fetches.push(event.request.url);
          return fetch(event.request)
      })
  )
});

在ServiceWorker中定義快取操作

self.addEventListener('message', async event => {
    switch (event.data.operation) {
        case 'EXECUTE_CACHE':
          await caches.open(CACHE_NAME).then(async cache => await Promise.all(fetches.map(url=>fetch(url, fetchOptions).then(resp => cache.put(url, resp)))));
          event.ports[0].postMessage({ status: 'ok', fetches });
          break;
    }
});

待Viewer觸發GEOMETRY_LOADED_EVENT，即模型載入完畢，一切所需資源已記錄在案，再統一觸發快取

    navigator.serviceWorker.register('/service-worker.js').then((registration) => {
        alert('Service worker registered', registration.scope);
        let script = document.createElement('script');
        script.onload = function () {
            const viewer = new Autodesk.Viewing.Private.GuiViewer3D(myViewerDiv);

            Autodesk.Viewing.Initializer(options, () => {

                ... //按需以線上或離線模式初始化Viewer並載入模型

                viewer.addEventListener(Autodesk.Viewing.GEOMETRY_LOADED_EVENT, () => {

                    const channel = new MessageChannel();
                    channel.port1.onmessage = (event) => console.log(event);

                    navigator.serviceWorker.controller.postMessage({ operation: 'EXECUTE_CACHE' }, [channel.port2]);  // 模型載入完成，該模型所需資源已作記錄，遂向ServiceWorker傳送訊息，開始快取所需資源
                    })
            });
        };
        script.src = "https://developer.api.autodesk.com/modelderivative/v2/viewers/6.*/viewer3D.min.js";
        document.head.appendChild(script)

    });

最後定義後臺服務，獲取Access Token，.NET、Node、PHP的教程可以參看這裡

整合Viewer PWA至Xamarin應用

在Visual Studio中建立Xamarin專案，注意引用Xamarin.Forms v2.5而非v3.x！

由於Viewer採用WebGL實現，其PWA的整合亦採用WebView，建立基於Xamarin XAML的Top Banner+WebView的UI介面，其中WebView指向我們之前定義的Viewer PWA頁面

    <Grid>
        <Grid.RowDefinitions>
            <RowDefinition Height="Auto" />
            <RowDefinition Height="*" />
        </Grid.RowDefinitions>
        <StackLayout BackgroundColor="DimGray"  VerticalOptions="FillAndExpand" HorizontalOptions="Fill">
            <StackLayout Orientation="Horizontal" HorizontalOptions="Center" VerticalOptions="Center">
                <ContentView Padding="0,10,0,10" VerticalOptions="FillAndExpand">
                    <Image Source="{Binding logo}" VerticalOptions="Center" HeightRequest="24" />
                </ContentView>
            </StackLayout>
        </StackLayout>
        <ScrollView Grid.Row="1">
            <StackLayout Orientation="Vertical" >
                <ContentView  VerticalOptions="FillAndExpand" >
                    <WebView Source="URL/TO/YOUR/VIEWER/PWA.html"></WebView>
                </ContentView>
            </StackLayout>
        </ScrollView>
    </Grid>

可用所見即所得的設計器（如GorillaPlayer）設計XAML，和Visual Studio 2017自帶的XAML Previewer預覽UI效果（如箭頭所示於XAML編輯器右上角按鈕進入）

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編譯執行並檢查在UI和WebView載入剛才完成的Forge Viewer PWA的效果

釋出為基於WebAssembly的PWA！

在Visual Studio中建立基於.NET Core 2.x的Console（控制檯應用）專案，並引用方才建立的Xamarin專案
透過NuGet安裝以下依賴，其中Ooui系列用於釋出WebAssembly
- Ooui: https://github.com/praeclarum...
- Ooui WASM: 釋出WebAssembly
- Ooui Forms: Xamarin.Forms的Ooui實現
- Xamarin.Forms 2.5 //重要！一定要使用2.5版本以相容Ooui

在Program.cs中定義釋出過程

using OurXamarinApp
static void Main(string[] args)
{
    Forms.Init();

    var mainPage = new MainPage(); //以MainPage為應用入口為例
    UI.Publish("/", mainPage.GetOouiElement());
}

執行專案，將在專案的\bin\Debug\netcoreapp2.1\dist路徑下生成WebAssembly和配套的前端頁面與指令碼：

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定義快取WebAssembly的ServiceWorker:

const urlsToCache = [
    'index.html',
    "https://ajax.aspnetcdn.com/ajax/bootstrap/3.3.7/css/bootstrap.min.css", //Ooui依賴
    "https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/font-awesome/4.7.0/css/font-awesome.min.css", //Ooui依賴
    'service-worker.js' //本ServiceWorker路徑
];
...
self.addEventListener('fetch', function (event) {
    event.respondWith(
        caches.match(event.request)
           .then(function (response) {
              // Cache hit - return response
              if (response) {
                  return response;
          }
          return fetch(event.request);
        }
        )
  );
});

在釋出生成的index.html頁面中註冊該ServiceWorker

window.addEventListener('load', function () {
    navigator.serviceWorker.register('service-worker.js')
})

定義應用清單 (manifest.json)，讓瀏覽器識別我們的PWA並定義主題顏色、應用圖示等後設資料

{
  "name": "Forge Viewer PWA",
  "short_name": "FVPWA",
  "icons": [
  {
    "src": "icons/icon-128x128.png",
    "sizes": "128x128",
    "type": "image/png"
  },
  {
    "src": "icons/icon-144x144.png",
    "sizes": "144x144",
    "type": "image/png"
  },
  {
    "src": "icons/icon-152x152.png",
    "sizes": "152x152",
    "type": "image/png"
  },
  {
    "src": "icons/icon-192x192.png",
    "sizes": "192x192",
    "type": "image/png"
  },
  {
    "src": "icons/icon-512x512.png",
    "sizes": "512x512",
    "type": "image/png"
  }
  ],
  "start_url": "index.html",
  "display": "standalone",
  "background_color": "#3498DB",
  "theme_color": "#3498DB"
}

在index.html頁面中引用清單

<header>
...
    <link rel="manifest" href="/manifest.json">
</header>

移動端測試

用各大Web伺服器直接靜態託管應用所在目錄即可，並以支援ServiceWorker的瀏覽器訪問，支援情況可參考：https://caniuse.com/#search=s...
在非HTTPS/SSL測試環境下，如遇瀏覽器安全限制：“不安全上下文”錯誤或無法註冊ServiceWorker (navigator.serviceWorker為null)，則需給伺服器啟用HTTPS/SSL，或使用ngrok等雲管道服務為本地環境作代理
用訪問應用URL時瀏覽器會提示儲存快捷方式到桌面，圖示由我們的應用清單定義：

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儲存後進入飛航模式開啟應用，測試離線狀態的載入：

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大功告成！

延伸閱讀

Xamarin開發資源彙總：https://blog.csdn.net/qq_4147...
WebAssembly遇上React Native: https://github.com/vincentrie...
PWA和小程式：https://www.cnblogs.com/softi...

實戰Forge Viewer漸進應用 - 當Xamarin遇上WebAssembly

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為什麼要WebAssembly和PWA？

Xamarin的優勢

實戰開始！

Forge Viewer PWA

整合Viewer PWA至Xamarin應用

釋出為基於WebAssembly的PWA！

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