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Flutter熱更新技術探索

一,需求背景:

APP發布到市場后,難免會遇到嚴重的BUG阻礙用戶使用,因此有在不發布新版本APP的情況下使用熱更新技術立即修復BUG需求。原生APP(例如:Android & IOS)的熱更新需求已經比較成熟,但Flutter技術棧目前還缺少類似的技術方案,因此Flutter研發團隊,也需要類似的熱更新技術。

二,Flutter熱更新技術方向分析:

經過分析目前可能有三種可行的方案: 1)類似RN框架; 2)頁面動態組件框架; 3)Dart虛擬機定制方案;

方案名稱 原理 優點 缺點 開源方案
類似RN的方案 用JS以Flutter語法寫dart,然后用JavaScript把XML DSL轉為Flutter的原子widget組件,然后再讓Flutter來渲染 由于ios系統內置支持js,ios上完全可以實現更新 1)由于跨語言執行,對于性能有影響;學習成本高 2)Android 端需要額外引入JS庫 手Q的MXFlutter,58同城的Fair
頁面動態組件方案 編譯期時插樁/預埋好DynamicWidget到代碼中,然后動態下發Json 數據,通過協定好的語義匹配到JSON內的數據,動態替換Widget內容來實現更新 能支持Android/iOS 兩端的更新 1)UI更新相對較容易,業務邏輯動態化較麻煩; 2)語義解析器開發成本相對較大,且不易維護 3)需要一整套前后端服務和工具 天貓的Tangram,淘寶的DinamicX等
Dart虛擬機定制方案 通過分析Dart虛擬機的原理,修改Flutter Engine層Java/C++代碼實現熱更新的目標; 性能影響小,動態性很高,技術上可以替換所有Flutter頁面(包括UI,邏輯,資源文件) 由于使用的是定制引擎,需要維護不同版本的Flutter引擎代碼; 未開源

因為其他方式都有開源的示例,本案將重點以第三種“Dart虛擬機定制方案”為目標,做方案的研究講解。

三,預備知識

在開始了解技術方案之前,需要提前了解一些相應的技術概念:

3.1 Flutter編譯模式

Flutter開發語言是Dart,它的編譯模式來自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 優點 缺點
JIT 即時編譯,典型例子V8,它可以即時編譯運行JS,只需要輸入源代碼字符串,就可以編譯運行代碼 可以動態下發和執行代碼,不用管CPU架構,可以提供動態化內容 1,大量字符串代碼讓JIT編譯器花費時間和內存; 2,性能不好;
AOT 預先編譯,典型例子C/C++,通過GCC編譯成二進制代碼,然后安裝取得權限后才可以加載執行 事先編譯好的,加載和執行速度快 1,編譯時區分CPU架構; 2,生成的二進制代碼包比較大; 3,二進制代碼需要取得權限才可以執行,無法在ios系統上動態更新

Flutter編譯模式有:Debug,Release,Profile;

Flutter編譯模式 特點
Debug 對應JIT模式,支持設備和模擬器; 打開了斷言,支持快速開發,支持HotReload; 并未對包大小,執行速度做優化;
Release 對應AOT模式,支持真機,不支持模擬器; 禁止了所有斷言調試信息; 對包大小,啟動和執行速度進行了優化;
Profile 類似Release模式,保留了一些調試功能,幫助性能分析;

3.2 Flutter編譯產物分析

Flutter下的iOS/Android工程本質上是一個標準的iOS/Android的工程;IOS平臺: Flutter通過在BuildPhase中添加shell(xcode_backend.sh)來生成和嵌入App.framework和Flutter.framework到ios; Android平臺: Flutter通過gradle來添加flutter.jar和編譯完的二進制文件添加到Android;

3.2.1 引擎層結構分析:

3.2.2 Android編譯產物的分析

3.2.3 IOS編譯產物的分析

四,熱更新技術方案分析

4.1 業務代碼分析

根據“3.3.1” ~“3.3.2”的分析可以確定無論是IOS還是Android APP業務代碼都是由四個段組成:kDartVmSnapshotData、kDartVmSnapshotInstructions、kDartIsolateSnapshotData、kDartIsolateSnapshotInstructions;理論上只要能動態替換加載的代碼段&數據段代碼即可實現目標。

名稱 注釋 作用 注釋
kDartIsolateSnapshotData Dart isolate數據段 類信息,全局變量,函數指針等 允許動態下發
kDartIsolateSnapshotInstructions Dart isolate指令段 包含由Dart isolate執行的AOT代碼 IOS不允許動態下發
kDartVmSnapshotData vm isolate數據段 isolate 之間共享的 Dart 堆 (heap) 的初始狀態 允許動態下發
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不允許動態下發

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 與線程的區別:線程與線程之間是共享內存的,而 isolate 和 isolate 之間是內存不共享的。 不存在鎖競爭問題,兩個Isolate完全是兩條獨立的執行線,且每個Isolate都有自己的事件循環,它們之間只能通過發送消息通信,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 同一個進程里可以有很多isolate,但兩個 isolate 的堆區是不能共享的,所以官方設計了 VM isolate,也就是 kDartVmSnapshot,用來多個 isolate 之間的交互。

4.2 業務代碼的加載分析(運行時)

按照4.1的分析思路,我們首先需要了解Flutter運行時代碼加載的完整流程,經過梳理分析流程如下:

1 )Android- APP業務代碼的加載流程:

2)IOS- APP業務代碼的加載流程:

4.3 業務代碼的編譯生成(編譯時)

根據以上的分析,我們知道了Flutter業務代碼的數據結構,也知道了在運行時如何加載,因此我們只需要在編譯時做更改,產生自己需要的代碼段,和數據段文件。在運行時加載自己的構建產物即可達到目標。

1)在此以 IOS 構建自己的業務代碼流程做詳細分析:

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

2)Android的產物構建流程和IOS類似。由于Android有其他更簡單的方案, 因此省略詳細的構建流程分析,大致如下:

4.4 實現熱更新的方案探索

根據上面的技術分析結果,已經可以獨立生成自己的代碼段,數據段文件。通過需改虛擬機底層代碼的方式,也可以動態的加載運行。但由于IOS系統目前底層的系統還不能動態加載可讀寫的代碼段數據到內存中,所以還有技術難點需要突破。但Android端有更簡單的路徑可以解決,因此下面以Android端為例重點分析思路,大致如下圖所示:

由上圖可以得知,Android端 熱修復核心步驟如下:

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,利用Gradle Transform插件,根據Flutter SDK的engine version動態替換官方的Flutter engine,最終寫入修改后的engine到APK;

3, 生成補丁包:利用BSdiff算法比較新舊APK文件,生成patch補丁包

4, APP啟動時訪問后端接口,根據參數(app的版本號,補丁包版本號,md5,flutter SDK版本號,Engine版本號)拉取補丁包;

5, 合成補丁包:校驗md5,app版本號,補丁版本號,安裝時間;

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

作者:京東科技 劉振中、周智

內容來源:京東云開發者社區

posted @ 2023-05-26 09:55  京東云開發者  閱讀(215)  評論(1編輯  收藏  舉報
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