谈谈 dart_objc 混合编程引擎的设计
摘要:float/double。Channel 需定义返回数据格式,手动转换 BOOL 与 int,判断 channel 和 methodName,需要调试 Native 和 Dart 逻辑。
我之前在 『 用 Dart 来写 Objective-C 代码 』 这篇文章讲了下我在解决 Flutter 三端开发问题的一个思路和方案,并给出了 Demo 和简单的对比。这次讲下 dart_objc 的设计,这包含了上层使用方式和底层技术方案的设计。由于涉及到的技术点很多,这次不会深入太多技术实现细节,不过后续可能会分篇讲下。
设计思路
宇宙真理①:Native 平台接口随版本变化,差异随时间增长。
- iOS 有太多的平台独有框架的 CloudKit、PhotoKit、StoreKit …
- 同理安卓也是,且这些差异都跟 UI 无关,无法通过图形引擎统一。
- 随着版本发布,不断有新增和废弃的 API,平台差异只会越来越大。
宇宙真理②:任何跨平台开发框架,Native API 该用还得用,可能只是换一种语言封装调用,逃不掉的。
无论是现今炙手可热的 Flutter,还是之前的 RN 和 Weex,都逃不掉这条真理。
还有些跨平台框架不通过 Bridge 或 Channel 调用 Native,而是直接将某种语言代码编译成对应平台的二进制。比如最近出的 Kotlin/Native,或是古老的 Xamarin,也都逃不掉这条真理。
Flutter 通过图形引擎的跨平台帮我们抹平了 UI 层面的平台差异,这在跨平台开发框架中已经是个突破了。但其余的部分仍然需要开发者编写很多 Channel 代码来抹平不同平台的差异。不妨将二者结合下,取其精华去其糟粕,于是有了一种新的开发方式:
为何这样设计
- Native API 很多,逐个用 Channel 封装的话要多写很多代码。而这里可以借鉴其他跨平台框架『用同一种语言调用不同平台 API』的成熟经验,以 Dart 语言的形式将 Native API 暴露给 Flutter 来调用。将『三端开发』切换语言和开发环境的场景消灭到最低。
- 通过 Native Runtime 来应对不同版本 API 变化问题,以不变应万变。搭配 Dart API 自动化生成工具提升效率,解放手写 Channel 带来的一系列开发成本。
技术指标
研发效率
以『判断是否安装某 App』为例,针对代码行数进行对比:
代码行数 | 调试成本 | |
---|---|---|
DartObjC | Native 1 行/Dart 1 行 | dart_objc 一行代码直接返回 bool 类型,无需调试 Native 和 Dart 逻辑。 |
Channel | Native 30 行/Dart 15 行 | Channel 需定义返回数据格式,手动转换 BOOL 与 int,判断 channel 和 methodName,需要调试 Native 和 Dart 逻辑 |
性能数据
分别测试了两个 Native 接口在相同环境下执行 1 万次的耗时情况(ms):
接口案例 | 总耗时对比(Channel/dart_objc) | 仅通道耗时对比(Channel/dart_objc) |
---|---|---|
判断是否安装某 App | 5202/ 4166 | 919/ 99 |
打日志 | 2480/ 2024 | 1075/ 432 |
支持的特性
为了在 Flutter 中使用, dart_objc 无法用到 Dart 反射特性,但依然最大限度地实现了对 Objective-C 语法特性的支持。
内存管理
Dart 和 Objective-C 的内存管理方式差异很大。前者使用 GC,后者使用 ARC。目前的解决方案是『半自动引用计数』的内存管理方式,大多数场景下无需关注内存问题。待 Dart 支持 finalizer
可优化为『全自动』。这其中用到了一些算不上黑科技的土方子,暂且奏效。
Dart 中临时使用和创建的 Objective-C 对象、C-String 或结构体无需关注内存问题,但如果想长期持有,需要调用 retain()
方法,并在不用的时候(比如页面销毁时)调用 release()
方法。
Native Callback
有很多 Native API 的参数一个 Callback。这类方法大多是一些异步返回的方法,传入参数的方式大多是 Block 或 Delegate。为了让 Dart 能够调用这些 API, dart_objc 实现了『用 Dart 语法写 Block 和 Delegate』。这需要实现动态创建任意函数签名的 Block 对象和 Objective-C 方法,甚至当 Dart 类并没有对应的 Objective-C 类时,需要动态创建这个类。这其中又涉及到大量内建类型的自动转换和边界问题处理。
多线程 / GCD
Flutter 中运行时,VM 会开辟一些内建的线程来维持 Flutter 的运行。我们编写的 Dart 代码大多跑在 flutter.ui 线程,但这不是 Native 系统的主线程。而有些 API 要求必须在主线程调用,所以 dart_objc 也支持指定线程和队列调用。
对于 GCD 的 API 仅有部分支持,且计划为 Swift 风格语法。等 dart:ffi 1.1 支持 async callback 后,这部分的功能会得到加强。
方法调用时的类型自动转换
dart_objc 会自动转换 Dart 与 Objective-C 类型。大部分 Objective-C 类型在 Dart 中都有对应的封装类,或者是可以映射到 Dart 基本类型。目前有的转换是单项的,比如 Dart Function 可以转为 Objective-C Block,反之则不行。
已支持以下类型的自动转换:
Dart | Objective-C |
---|---|
int | int8_t |
int | int16_t |
int | int32_t |
int | int64_t |
int | uint8_t |
int | uint16_t |
int | uint32_t |
int | uint64_t |
char/int/String | char |
unsigned_char/int/String | unsigned char |
short/int | short |
unsigned_short/int | unsigned short |
long/int | long |
unsigned_long/int | unsigned long |
long_long/int | long long |
unsigned_long_long/int | unsigned long long |
NSInteger/int | NSInteger |
NSUInteger/int | NSUInteger |
size_t/int | size_t |
float/double | float |
double | double |
double | CGFloat |
bool | BOOL/bool/_Bool |
CGSize | CGSize |
CGPoint | CGPoint |
CGVector | CGVector |
CGRect | CGRect |
NSRange | NSRange/_NSRange |
UIOffset | UIOffset |
UIEdgeInsets | UIEdgeInsets |
NSDirectionalEdgeInsets | NSDirectionalEdgeInsets |
CGAffineTransform | CGAffineTransform |
NSObject | NSObject |
NSObjectProtocol | NSObjectProtocol |
Block/Function | NSBlock |
Class | Class |
Selector/SEL | Selector/SEL |
Protocol | Protocol |
NSString/String | NSString |
String | char * |
Pointer
|
void * |
void | void |
NSValue | NSValue |
NSNumber | NSNumber |
NSArray/List | NSArray |
NSDictionary/Map | NSDictionary |
NSSet/Set | NSSet |