揭秘動態(tài)化跨端框架在鴻蒙系統(tǒng)下的高性能解決方案

作者：京東科技 胡大海

前言

動態(tài)化跨端框架（后文統(tǒng)稱“動態(tài)化”）是一個由京東金融大前端團隊全自主研發(fā)的，一份代碼，可以在HarmonyOS、iOS、Android、Web四端運行的跨平臺解決方案。在研發(fā)團隊使用后可大幅降低研發(fā)人力成本；為業(yè)務(wù)提供實時觸達、A/B觸達等能力以提升業(yè)務(wù)投放效率；同時保障了C端用戶優(yōu)秀的用戶體驗。

一、動態(tài)化跨端框架原理介紹

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通過上圖，我們先了解一下動態(tài)化跨端框架在iOS、Android等多個平臺實現(xiàn)跨端的原理：

① 業(yè)務(wù)層：業(yè)務(wù)代碼經(jīng)過打包后形成business.js發(fā)布到云端，被Harmony、iOS、Android、H5四端共用。

② 虛擬機層：虛擬機的核心職責是運行js代碼，這也是跨平臺框架的基礎(chǔ)，在iOS使用系統(tǒng)內(nèi)置的JSCore，在Android使用V8，在瀏覽器使用Webkit，在鴻蒙系統(tǒng)我們依然需要一個能夠運行js代碼的虛擬機。

③ 通訊層：在iOS和Android端使用了json數(shù)據(jù)格式進行通訊數(shù)據(jù)的傳輸，在鴻蒙系統(tǒng)也可以使用該方案。

④ 渲染層：使用各個系統(tǒng)的系統(tǒng)組件進行UI元素的渲染。

二、基于方舟虛擬機的方案探索

1、方舟字節(jié)碼概念

方舟字節(jié)碼（Ark Bytecode），是由方舟編譯器編譯ArkTS/TS/JS生成的，提供給方舟運行時解釋執(zhí)行的二進制文件，字節(jié)碼中的主要內(nèi)容是方舟字節(jié)碼指令。

2、在方舟虛擬機中運行JS

方舟虛擬機不能直接運行當前在V8中運行的js代碼，但是能夠執(zhí)行方舟字節(jié)碼，所以我們可以借助鴻蒙提供的工具將js代碼轉(zhuǎn)化為方舟字節(jié)碼，這樣就能利用鴻蒙系統(tǒng)的方舟虛擬機執(zhí)行我們的js代碼了。

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3、存在的問題

3.1、業(yè)務(wù)無法熱更新

在iOS和Android端，業(yè)務(wù)可以隨時打包后在云端發(fā)布新的版本，借助于JSCore或者V8就可以直接運行新的版本的js，這樣就支持了業(yè)務(wù)的熱更新發(fā)布。但在鴻蒙系統(tǒng)上，華為基于安全考慮，business.abc這樣的字節(jié)碼文件不支持動態(tài)下發(fā)，需要內(nèi)置到APP中，這樣就失去了業(yè)務(wù)熱更新的能力。

3.2、單線程性能問題

在其他兩端我們是開啟了一個單獨的JS線程，進行business.js文件的執(zhí)行，但是如果我們使用方舟虛擬機執(zhí)行business.js轉(zhuǎn)換來的business.abc的時候，其實是在方舟虛擬機的UI主線程運行了這個文件。在其他兩端js文件在JS線程執(zhí)行的時候，UI渲染和交互是并行不受影響的，但是在方舟虛擬機單線程下abc文件的執(zhí)行和UI渲染&交互變成了串行，這樣必然會嚴重影響頁面渲染速度和交互的流暢度。

業(yè)務(wù)不能熱更新以及單線程性能不佳等問題的存在，我們決定使用另一種方案-V8虛擬機。

三、基于V8虛擬機的方案落地

1、在V8虛擬機中運行JS

如果能把V8移植到鴻蒙系統(tǒng)中，我們就可以像其他兩端一樣使用多線程并且能實現(xiàn)業(yè)務(wù)熱更新等特性，但是V8是一個近千萬級代碼的龐大倉庫，需要掌握CMake、Clang、LLVM、Ninja等一系列交叉編譯知識(嵌入式范疇)，對于應(yīng)用開發(fā)者是一個巨大的挑戰(zhàn)，雖然我們已經(jīng)掌握了V8移植到鴻蒙的技術(shù)，但從包大小、穩(wěn)定性、兼容性、維護成本等維度看，華為廠商內(nèi)置V8是一個具有長期收益的重大事項，通過和華為持續(xù)溝通，最終華為將V8內(nèi)置到了操作系統(tǒng)，業(yè)界所有類動態(tài)化框均可直接使用內(nèi)置V8虛擬機進行跨端框架的適配。

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2、高性能核心方案

2.1、多線程架構(gòu)

多線程是提高程序性能最直接、最有效的手段之一，借助于鴻蒙系統(tǒng)內(nèi)置的V8虛擬機，我們就能像iOS、Android兩端一樣使用三線程模型完成動態(tài)化跨端框架在鴻蒙系統(tǒng)的渲染過程。

JS線程負責將業(yè)務(wù)代碼解析為一顆虛擬Dom樹、發(fā)出渲染命令、處理業(yè)務(wù)邏輯等，通過接口定義的橋方法發(fā)送給組件線程進行處理。我們以添加一個點擊按鈕節(jié)點為例，JS線程會通過“添加節(jié)點”這個接口以JSON描述的方式，將信息傳遞給組件線程,組件線程根據(jù)JSON描述將這個點擊按鈕節(jié)點添加到組件樹中，然后觸發(fā)UI線程創(chuàng)建系統(tǒng)組件，比如在鴻蒙系統(tǒng)會創(chuàng)建一個ArkTS的按鈕組件，在iOS系統(tǒng)會創(chuàng)建一個UIButton組件。

UI線程負責用戶頁面滑動、點擊事件等交互行為，當發(fā)生比如用戶點擊事件后，同樣通過接口定義的橋方法“調(diào)用JS”，將點擊事件傳遞給JS線程進行處理，緊接著繼續(xù)處理UI線程的任務(wù)，這樣UI線程的交互效率就高了，充分保障了用戶良好的操作體驗。

//JSON描述示例
{
    "type":"btn",
    "value":"按鈕",
    "childrens":[],
    "id":"238346e885ee",
    "style":{
        "width":"66px"
    },
    "attr":{
        "text-color":"#FFFFFFFF"
    },
    "event":{
        "onclick":"myclick()"
    }
}

2.2、JSI技術(shù)引入

通訊橋存在的問題

動態(tài)化基于三個線程并行運行的方式，使其渲染性能已經(jīng)接近于原生的渲染性能，但是在一些頻繁通訊場景，通訊橋會“堵塞”，比如當業(yè)務(wù)需要監(jiān)聽一個頁面的滑動而改變另外一個元素背景色的透明度，那么JS線程大部分時間在處理接收列表滑動距離，改變元素背景色透明度這個任務(wù)中，其他任務(wù)的執(zhí)行會被嚴重影響。另外JSON數(shù)據(jù)傳輸?shù)男蛄谢头葱蛄谢^程也會帶來很大的線程性能損耗。

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解決方案-JSI

之前使用通訊橋的一個主要原因就是 C++ 中的函數(shù)沒辦法完整映射到 JavaScript 中，讓 JavaScript 直接調(diào)用，所以只能選擇以序列化字符串的形式通過通訊橋傳輸。而JSI做的事情就是將 C++ 中的常用類型（函數(shù)、對象等）一一映射到 JavaScript 中，我們就能在JS中直接調(diào)用C++的函數(shù)和對象了。因為消除了橋通訊帶來的序列化和異步調(diào)用的開銷，大大提升了線程通訊性能。

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四、進一步優(yōu)化的方向

1、減少UI層級

當前基于多線程和JSI的架構(gòu)模式在鴻蒙系統(tǒng)的性能還算不差，但是在鴻蒙系統(tǒng)上同樣一個業(yè)務(wù)的UI層級是其他兩端層級的約2倍。原因在于在鴻蒙系統(tǒng)使用系統(tǒng)組件進行遞歸渲染的時候，需要借助自定義組件進行實現(xiàn)，然而和iOS和Android端的命令式組件渲染不同，比如RomaDiv對應(yīng)iOS就是直接翻譯為UIView即可，在鴻蒙必須增加一個包裹的容器才是一個合法的自定義組件，比如Stack容器，這樣每個組件的層級就多了一層，層級過多會直接影響渲染性能，在一些復雜業(yè)務(wù)場景到達一定層級后會造成頁面掉幀和卡頓。

@Componentexport 
struct RomaDiv 
{ 
    build()
    { 
        Stack(){
         //借助wrapBuilder實現(xiàn)遞歸 
         ForEach(this.childrenTags, (childrenTag) => 
             { 
                 RomaComponentFactory.builder()//RomaComponentFactory就是對應(yīng)鴻蒙系統(tǒng)提供的WrappedBuilder 
             }) 
         } 
    } 
}

面對業(yè)界跨端框架面臨的這個共性問題，鴻蒙系統(tǒng)提供了C語言的命令式接口進行組件創(chuàng)建，C組件接口是介于UI組件的Native實現(xiàn)和ArkTS對接層之間的一層C接口封裝，它繞過了狀態(tài)管理對組件變化、刷新的自動化管理，因此具有較好的性能。同時經(jīng)過初步驗證，接入C-API后，UI層級能直接和另外兩端保持一致，同時渲染性能也會得到大幅提升。

2、降低通訊成本

當前JSI在鴻蒙系統(tǒng)的應(yīng)用中通過JSI打通C++，再通過NAPI從C++打通ArkTS，跨語言通訊成本高。如果接入了C-API，就避免了C++和ArkTS之間類型互相轉(zhuǎn)換和跨語言調(diào)用的開銷，也能帶來不少的性能提升。

3、JS邏輯下沉到C++

在當前架構(gòu)中，JS線程運行著V-Dom樹創(chuàng)建、對比，樣式&屬性解析等一系列繁重的框架邏輯，如果我們能將這些JS代碼邏輯下沉到C++，框架邏輯運行效率會進一步提升。

總結(jié)

本文講述了如何在鴻蒙系統(tǒng)中實現(xiàn)“動態(tài)化”跨端框架的高性能運行。包含探索方舟虛擬機運行方案時遇到的問題，以及基于V8虛擬機方案的具體提升手段和后續(xù)進一步提升的方案。通過閱讀，你將能夠更好地理解和應(yīng)用這些技術(shù)，提高跨端框架的性能，提升C端用戶體驗。

審核編輯 黃宇