每日播報(bào)!Flutter熱更新技術(shù)探索

2023-05-26 12:22:34 來(lái)源：博客園

一，需求背景：

APP發(fā)布到市場(chǎng)后，難免會(huì)遇到嚴(yán)重的BUG阻礙用戶使用，因此有在不發(fā)布新版本APP的情況下使用熱更新技術(shù)立即修復(fù)BUG需求。原生APP（例如：Android & IOS）的熱更新需求已經(jīng)比較成熟，但Flutter技術(shù)棧目前還缺少類似的技術(shù)方案，因此Flutter研發(fā)團(tuán)隊(duì)，也需要類似的熱更新技術(shù)。

二，F(xiàn)lutter熱更新技術(shù)方向分析：

經(jīng)過(guò)分析目前可能有三種可行的方案： 1）類似RN框架； 2）頁(yè)面動(dòng)態(tài)組件框架； 3）Dart虛擬機(jī)定制方案；

【資料圖】

方案名稱	原理	優(yōu)點(diǎn)	缺點(diǎn)	開源方案
類似RN的方案	用JS以Flutter語(yǔ)法寫dart，然后用JavaScript把XML DSL轉(zhuǎn)為Flutter的原子widget組件，然后再讓Flutter來(lái)渲染	由于ios系統(tǒng)內(nèi)置支持js，ios上完全可以實(shí)現(xiàn)更新	1)由于跨語(yǔ)言執(zhí)行，對(duì)于性能有影響；學(xué)習(xí)成本高 2)Android 端需要額外引入JS庫(kù)	手Q的MXFlutter，58同城的Fair
頁(yè)面動(dòng)態(tài)組件方案	編譯期時(shí)插樁/預(yù)埋好DynamicWidget到代碼中，然后動(dòng)態(tài)下發(fā)Json 數(shù)據(jù)，通過(guò)協(xié)定好的語(yǔ)義匹配到JSON內(nèi)的數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)替換Widget內(nèi)容來(lái)實(shí)現(xiàn)更新	能支持Android/iOS 兩端的更新	1）UI更新相對(duì)較容易，業(yè)務(wù)邏輯動(dòng)態(tài)化較麻煩； 2）語(yǔ)義解析器開發(fā)成本相對(duì)較大，且不易維護(hù) 3）需要一整套前后端服務(wù)和工具	天貓的Tangram，淘寶的DinamicX等
Dart虛擬機(jī)定制方案	通過(guò)分析Dart虛擬機(jī)的原理，修改Flutter Engine層Java/C++代碼實(shí)現(xiàn)熱更新的目標(biāo)；	性能影響小，動(dòng)態(tài)性很高，技術(shù)上可以替換所有Flutter頁(yè)面（包括UI，邏輯，資源文件）	由于使用的是定制引擎，需要維護(hù)不同版本的Flutter引擎代碼；	未開源

因?yàn)槠渌绞蕉加虚_源的示例，本案將重點(diǎn)以第三種“Dart虛擬機(jī)定制方案”為目標(biāo)，做方案的研究講解。

三，預(yù)備知識(shí)

在開始了解技術(shù)方案之前，需要提前了解一些相應(yīng)的技術(shù)概念：

3.1 Flutter編譯模式

Flutter開發(fā)語(yǔ)言是Dart，它的編譯模式來(lái)自Dart的編譯模式，主要有JIT(Just In Time)和AOT(Ahead Of Time)。

編譯模式名稱	特點(diǎn)	優(yōu)點(diǎn)	缺點(diǎn)
JIT	即時(shí)編譯，典型例子V8，它可以即時(shí)編譯運(yùn)行JS，只需要輸入源代碼字符串，就可以編譯運(yùn)行代碼	可以動(dòng)態(tài)下發(fā)和執(zhí)行代碼，不用管CPU架構(gòu)，可以提供動(dòng)態(tài)化內(nèi)容	1,大量字符串代碼讓JIT編譯器花費(fèi)時(shí)間和內(nèi)存； 2,性能不好;
AOT	預(yù)先編譯，典型例子C/C++，通過(guò)GCC編譯成二進(jìn)制代碼，然后安裝取得權(quán)限后才可以加載執(zhí)行	事先編譯好的，加載和執(zhí)行速度快	1,編譯時(shí)區(qū)分CPU架構(gòu); 2,生成的二進(jìn)制代碼包比較大; 3,二進(jìn)制代碼需要取得權(quán)限才可以執(zhí)行，無(wú)法在ios系統(tǒng)上動(dòng)態(tài)更新

Flutter編譯模式有：Debug，Release，Profile；

Flutter編譯模式	特點(diǎn)
Debug	對(duì)應(yīng)JIT模式，支持設(shè)備和模擬器；打開了斷言，支持快速開發(fā)，支持HotReload；并未對(duì)包大小，執(zhí)行速度做優(yōu)化；
Release	對(duì)應(yīng)AOT模式，支持真機(jī)，不支持模擬器；禁止了所有斷言調(diào)試信息；對(duì)包大小，啟動(dòng)和執(zhí)行速度進(jìn)行了優(yōu)化；
Profile	類似Release模式，保留了一些調(diào)試功能，幫助性能分析；

3.2 Flutter編譯產(chǎn)物分析

Flutter下的iOS/Android工程本質(zhì)上是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的iOS/Android的工程；IOS平臺(tái)：Flutter通過(guò)在BuildPhase中添加shell(xcode_backend.sh)來(lái)生成和嵌入App.framework和Flutter.framework到ios; Android平臺(tái)：Flutter通過(guò)gradle來(lái)添加flutter.jar和編譯完的二進(jìn)制文件添加到Android;

3.2.1 引擎層結(jié)構(gòu)分析：

3.2.2 Android編譯產(chǎn)物的分析

3.2.3 IOS編譯產(chǎn)物的分析

四，熱更新技術(shù)方案分析4.1 業(yè)務(wù)代碼分析

根據(jù)“3.3.1” ～“3.3.2”的分析可以確定無(wú)論是IOS還是Android APP業(yè)務(wù)代碼都是由四個(gè)段組成：kDartVmSnapshotData、kDartVmSnapshotInstructions、kDartIsolateSnapshotData、kDartIsolateSnapshotInstructions；理論上只要能動(dòng)態(tài)替換加載的代碼段&數(shù)據(jù)段代碼即可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

名稱	注釋	作用	注釋
kDartIsolateSnapshotData	Dart isolate數(shù)據(jù)段	類信息，全局變量，函數(shù)指針等	允許動(dòng)態(tài)下發(fā)
kDartIsolateSnapshotInstructions	Dart isolate指令段	包含由Dart isolate執(zhí)行的AOT代碼	IOS不允許動(dòng)態(tài)下發(fā)
kDartVmSnapshotData	vm isolate數(shù)據(jù)段	isolate 之間共享的 Dart 堆 (heap) 的初始狀態(tài)	允許動(dòng)態(tài)下發(fā)
kDartVmSnapshotInstructions	vm isolate指令段	包含 VM 中所有 Dart isolate 之間共享的通用程序的 AOT 指令	IOS不允許動(dòng)態(tài)下發(fā)

注釋： isolate, snapshot, vm isolate含義解釋如下：

名稱	含義
isolate	Dart是單線程，isolate跟線程差不多，可以理解為 Dart 中的線程。 isolate 與線程的區(qū)別：線程與線程之間是共享內(nèi)存的，而 isolate 和 isolate 之間是內(nèi)存不共享的。不存在鎖競(jìng)爭(zhēng)問題，兩個(gè)Isolate完全是兩條獨(dú)立的執(zhí)行線，且每個(gè)Isolate都有自己的事件循環(huán)，它們之間只能通過(guò)發(fā)送消息通信，所以它的資源開銷低于線程。
snapshot	將類信息、全局變量、函數(shù)指令直接以序列化的方式存在磁盤中，稱為 Snapshot（快照）。
vm isolate	同一個(gè)進(jìn)程里可以有很多isolate，但兩個(gè) isolate 的堆區(qū)是不能共享的，所以官方設(shè)計(jì)了 VM isolate，也就是 kDartVmSnapshot，用來(lái)多個(gè) isolate 之間的交互。

4.2 業(yè)務(wù)代碼的加載分析（運(yùn)行時(shí)）

按照4.1的分析思路，我們首先需要了解Flutter運(yùn)行時(shí)代碼加載的完整流程，經(jīng)過(guò)梳理分析流程如下：

1 ）Android- APP業(yè)務(wù)代碼的加載流程：

2）IOS- APP業(yè)務(wù)代碼的加載流程：

4.3 業(yè)務(wù)代碼的編譯生成（編譯時(shí)）

根據(jù)以上的分析，我們知道了Flutter業(yè)務(wù)代碼的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也知道了在運(yùn)行時(shí)如何加載，因此我們只需要在編譯時(shí)做更改，產(chǎn)生自己需要的代碼段，和數(shù)據(jù)段文件。在運(yùn)行時(shí)加載自己的構(gòu)建產(chǎn)物即可達(dá)到目標(biāo)。

1）在此以 IOS 構(gòu)建自己的業(yè)務(wù)代碼流程做詳細(xì)分析：

**有完成構(gòu)建流程可以分析，基本流程是“Dart Code（業(yè)務(wù)代碼）” -> (通過(guò)Dart編譯器gen_snapshot.cc) 生成 snapshot_assemble.S 的匯編文件 -> (通過(guò)xcrun工具)生成 snapshot_assemble.o的obj文件 -> (通過(guò)xcun clang工具鏈) 生成了 App.Framework。

2）Android的產(chǎn)物構(gòu)建流程和IOS類似。由于Android有其他更簡(jiǎn)單的方案，因此省略詳細(xì)的構(gòu)建流程分析，大致如下：

4.4 實(shí)現(xiàn)熱更新的方案探索

根據(jù)上面的技術(shù)分析結(jié)果，已經(jīng)可以獨(dú)立生成自己的代碼段，數(shù)據(jù)段文件。通過(guò)需改虛擬機(jī)底層代碼的方式，也可以動(dòng)態(tài)的加載運(yùn)行。但由于IOS系統(tǒng)目前底層的系統(tǒng)還不能動(dòng)態(tài)加載可讀寫的代碼段數(shù)據(jù)到內(nèi)存中，所以還有技術(shù)難點(diǎn)需要突破。但Android端有更簡(jiǎn)單的路徑可以解決，因此下面以Android端為例重點(diǎn)分析思路，大致如下圖所示：

由上圖可以得知，Android端熱修復(fù)核心步驟如下：

1，修改Flutter Engine代碼，加載指定路徑的libapp.so和flutter_aasets，比如私有目錄(data/data/files)；

2，編譯APK時(shí)，利用Gradle Transform插件，根據(jù)Flutter SDK的engine version動(dòng)態(tài)替換官方的Flutter engine，最終寫入修改后的engine到APK；

3，生成補(bǔ)丁包：利用BSdiff算法比較新舊APK文件，生成patch補(bǔ)丁包

4， APP啟動(dòng)時(shí)訪問后端接口，根據(jù)參數(shù)（app的版本號(hào)，補(bǔ)丁包版本號(hào)，md5，flutter SDK版本號(hào)，Engine版本號(hào)）拉取補(bǔ)丁包；

5，合成補(bǔ)丁包：校驗(yàn)md5，app版本號(hào)，補(bǔ)丁版本號(hào)，安裝時(shí)間；

6，自定義Flutter Engine加載指定路徑的libapp.so和flutter_assets資源文件；