44 如何构建自己的Flutter混合开发框架(二)?

你好,我是陈航。

在上一篇文章中,我从工程架构与工作模式两个层面,与你介绍了设计Flutter混合框架需要关注的基本设计原则,即确定分工边界。

在工程架构维度,由于Flutter模块作为原生工程的一个业务依赖,其运行环境是由原生工程提供的,因此我们需要将它们各自抽象为对应技术栈的依赖管理方式,以分层依赖的方式确定二者的边界。

而在工作模式维度,考虑到Flutter模块开发是原生开发的上游,因此我们只需要从其构建产物的过程入手,抽象出开发过程中的关键节点和高频节点,以命令行的形式进行统一管理。构建产物是Flutter模块的输出,同时也是原生工程的输入,一旦产物完成构建,我们就可以接入原生开发的工作流了。

可以看到,在Flutter混合框架中,Flutter模块与原生工程是相互依存、互利共赢的关系:

  • Flutter跨平台开发效率高,渲染性能和多端体验一致性好,因此在分工上主要专注于实现应用层的独立业务(页面)的渲染闭环;
  • 而原生开发稳定性高,精细化控制力强,底层基础能力丰富,因此在分工上主要专注于提供整体应用架构,为Flutter模块提供稳定的运行环境及对应的基础能力支持。

那么,在原生工程中为Flutter模块提供基础能力支撑的过程中,面对跨技术栈的依赖管理,我们该遵循何种原则呢?对于Flutter模块及其依赖的原生插件们,我们又该如何以标准的原生工程依赖形式进行组件封装呢?

在今天的文章中,我就通过一个典型案例,与你讲述这两个问题的解决办法。

原生插件依赖管理原则

在前面第2631篇文章里,我与你讲述了为Flutter应用中的Dart代码提供原生能力支持的两种方式,即:在原生工程中的Flutter应用入口注册原生代码宿主回调的轻量级方案,以及使用插件工程进行独立拆分封装的工程化解耦方案。

无论使用哪种方式,Flutter应用工程都为我们提供了一体化的标准解决方案,能够在集成构建时自动管理原生代码宿主及其相应的原生依赖,因此我们只需要在应用层使用pubspec.yaml文件去管理Dart的依赖。

对于混合工程而言,依赖关系的管理则会复杂一些。这是因为,与Flutter应用工程有着对原生组件简单清晰的单向依赖关系不同,混合工程对原生组件的依赖关系是多向的:Flutter模块工程会依赖原生组件,而原生工程的组件之间也会互相依赖。

如果继续让Flutter的工具链接管原生组件的依赖关系,那么整个工程就会陷入不稳定的状态之中。因此,对于混合工程的原生依赖,Flutter模块并不做介入,完全交由原生工程进行统一管理。而Flutter模块工程对原生工程的依赖,体现在依赖原生代码宿主提供的底层基础能力的原生插件上。

接下来,我就以网络通信这一基础能力为例,与你展开说明原生工程与Flutter模块工程之间应该如何管理依赖关系。

网络插件依赖管理实践

在第24篇文章“HTTP网络编程与JSON解析”中,我与你介绍了在Flutter中,我们可以通过HttpClient、http与dio这三种通信方式,实现与服务端的数据交换。

但在混合工程中,考虑到其他原生组件也需要使用网络通信能力,所以通常是由原生工程来提供网络通信功能的。因为这样不仅可以在工程架构层面实现更合理的功能分治,还可以统一整个App内数据交换的行为。比如,在网络引擎中为接口请求增加通用参数,或者是集中拦截错误等。

关于原生网络通信功能,目前市面上有很多优秀的第三方开源SDK,比如iOS的AFNetworking和Alamofire、Android的OkHttp和Retrofit等。考虑到AFNetworking和OkHttp在各自平台的社区活跃度相对最高,因此我就以它俩为例,与你演示混合工程的原生插件管理方法。

网络插件接口封装

要想搞清楚如何管理原生插件,我们需要先使用方法通道来建立Dart层与原生代码宿主之间的联系。

原生工程为Flutter模块提供原生代码能力,我们同样需要使用Flutter插件工程来进行封装。关于这部分内容,我在第3139篇文章中,已经分别为你演示了推送插件和数据上报插件的封装方法,你也可以再回过头来复习下相关内容。所以,今天我就不再与你过多介绍通用的流程和固定的代码声明部分了,而是重点与你讲述与接口相关的实现细节。

首先,我们来看看Dart代码部分。

对于插件工程的Dart层代码而言,由于它仅仅是原生工程的代码宿主代理,所以这一层的接口设计比较简单,只需要提供一个可以接收请求URL和参数,并返回接口响应数据的方法doRequest即可:

class FlutterPluginNetwork {
  ...
  static Future<String> doRequest(url,params)  async {
    //使用方法通道调用原生接口doRequest,传入URL和param两个参数
    final String result = await _channel.invokeMethod('doRequest', {
      "url": url,
      "param": params,
    });
    return result;
  }
}

Dart层接口封装搞定了,我们再来看看接管真实网络调用的Android和iOS代码宿主如何响应Dart层的接口调用

我刚刚与你提到过,原生代码宿主提供的基础通信能力是基于AFNetworking(iOS)和OkHttp(Android)做的封装,所以为了在原生代码中使用它们,我们首先需要分别在flutter_plugin_network.podspec和build.gradle文件中将工程对它们的依赖显式地声明出来:

在flutter_plugin_network.podspec文件中,声明工程对AFNetworking的依赖:

Pod::Spec.new do |s|
  ...
  s.dependency 'AFNetworking'
end

在build.gradle文件中,声明工程对OkHttp的依赖:

dependencies {
    implementation "com.squareup.okhttp3:okhttp:4.2.0"
}

然后,我们需要在原生接口FlutterPluginNetworkPlugin类中,完成例行的初始化插件实例、绑定方法通道工作。

最后,我们还需要在方法通道中取出对应的URL和query参数,为doRequest分别提供AFNetworking和OkHttp的实现版本。

对于iOS的调用而言,由于AFNetworking的网络调用对象是AFHTTPSessionManager类,所以我们需要这个类进行实例化,并定义其接口返回的序列化方式(本例中为字符串)。然后剩下的工作就是用它去发起网络请求,使用方法通道通知Dart层执行结果了:

@implementation FlutterPluginNetworkPlugin
...
//方法通道回调
- (void)handleMethodCall:(FlutterMethodCall*)call result:(FlutterResult)result {
    //响应doRequest方法调用
    if ([@"doRequest" isEqualToString:call.method]) {
        //取出query参数和URL
        NSDictionary *arguments = call.arguments[@"param"];
        NSString *url = call.arguments[@"url"];
        [self doRequest:url withParams:arguments andResult:result];
    } else {
        //其他方法未实现
        result(FlutterMethodNotImplemented);
    }
}
//处理网络调用
- (void)doRequest:(NSString *)url withParams:(NSDictionary *)params andResult:(FlutterResult)result {
    //初始化网络调用实例
    AFHTTPSessionManager *manager = [AFHTTPSessionManager manager];
    //定义数据序列化方式为字符串
    manager.responseSerializer = [AFHTTPResponseSerializer serializer];
    NSMutableDictionary *newParams = [params mutableCopy];
    //增加自定义参数
    newParams[@"ppp"] = @"yyyy";
    //发起网络调用
    [manager GET:url parameters:params progress:nil success:^(NSURLSessionDataTask * _Nonnull task, id  _Nullable responseObject) {
        //取出响应数据,响应Dart调用
        NSString *string = [[NSString alloc] initWithData:responseObject encoding:NSUTF8StringEncoding];
        result(string);
    } failure:^(NSURLSessionDataTask * _Nullable task, NSError * _Nonnull error) {
        //通知Dart调用失败
        result([FlutterError errorWithCode:@"Error" message:error.localizedDescription details:nil]);
    }];
}
@end

Android的调用也类似,OkHttp的网络调用对象是OkHttpClient类,所以我们同样需要这个类进行实例化。OkHttp的默认序列化方式已经是字符串了,所以我们什么都不用做,只需要URL参数加工成OkHttp期望的格式,然后就是用它去发起网络请求,使用方法通道通知Dart层执行结果了:

public class FlutterPluginNetworkPlugin implements MethodCallHandler {
  ...
  @Override
  //方法通道回调
  public void onMethodCall(MethodCall call, Result result) {
    //响应doRequest方法调用
    if (call.method.equals("doRequest")) {
      //取出query参数和URL
      HashMap param = call.argument("param");
      String url = call.argument("url");
      doRequest(url,param,result);
    } else {
      //其他方法未实现
      result.notImplemented();
    }
  }
  //处理网络调用
  void doRequest(String url, HashMap<String, String> param, final Result result) {
    //初始化网络调用实例
    OkHttpClient client = new OkHttpClient();
    //加工URL及query参数
    HttpUrl.Builder urlBuilder = HttpUrl.parse(url).newBuilder();
    for (String key : param.keySet()) {
      String value = param.get(key);
      urlBuilder.addQueryParameter(key,value);
    }
    //加入自定义通用参数
    urlBuilder.addQueryParameter("ppp", "yyyy");
    String requestUrl = urlBuilder.build().toString();

    //发起网络调用
    final Request request = new Request.Builder().url(requestUrl).build();
    client.newCall(request).enqueue(new Callback() {
      @Override
      public void onFailure(Call call, final IOException e) {
        //切换至主线程,通知Dart调用失败
        registrar.activity().runOnUiThread(new Runnable() {
          @Override
          public void run() {
            result.error("Error", e.toString(), null);
          }
        });
      }
      
      @Override
      public void onResponse(Call call, final Response response) throws IOException {
        //取出响应数据
        final String content = response.body().string();
        //切换至主线程,响应Dart调用
        registrar.activity().runOnUiThread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
              result.success(content);
            }
        });
      }
    });
  }
}

需要注意的是,由于方法通道是非线程安全的,所以原生代码与Flutter之间所有的接口调用必须发生在主线程。而OktHtp在处理网络请求时,由于涉及非主线程切换,所以需要调用runOnUiThread方法以确保回调过程是在UI线程中执行的,否则应用可能会出现奇怪的Bug,甚至是Crash。

有些同学可能会比较好奇,为什么doRequest的Android实现需要手动切回UI线程,而iOS实现则不需要呢?这其实是因为doRequest的iOS实现背后依赖的AFNetworking,已经在数据回调接口时为我们主动切换了UI线程,所以我们自然不需要重复再做一次了。

在完成了原生接口封装之后,Flutter工程所需的网络通信功能的接口实现,就全部搞定了。

Flutter模块工程依赖管理

通过上面这些步骤,我们以插件的形式提供了原生网络功能的封装。接下来,我们就需要在Flutter模块工程中使用这个插件,并提供对应的构建产物封装,提供给原生工程使用了。这部分内容主要包括以下3大部分:

  • 第一,如何使用FlutterPluginNetworkPlugin插件,也就是模块工程功能如何实现;
  • 第二,模块工程的iOS构建产物应该如何封装,也就是原生iOS工程如何管理Flutter模块工程的依赖;
  • 第三,模块工程的Android构建产物应该如何封装,也就是原生Android工程如何管理Flutter模块工程的依赖。

接下来,我们具体看看每部分应该如何实现。

模块工程功能实现

为了使用FlutterPluginNetworkPlugin插件实现与服务端的数据交换能力,我们首先需要在pubspec.yaml文件中,将工程对它的依赖显示地声明出来:

flutter_plugin_network:
    git:
      url: https://github.com/cyndibaby905/44_flutter_plugin_network.git

然后,我们还得在main.dart文件中为它提供一个触发入口。在下面的代码中,我们在界面上展示了一个RaisedButton按钮,并在其点击回调函数时,使用FlutterPluginNetwork插件发起了一次网络接口调用,并把网络返回的数据打印到了控制台上:

RaisedButton(
  child: Text("doRequest"),
  //点击按钮发起网络请求,打印数据
  onPressed:()=>FlutterPluginNetwork.doRequest("https://jsonplaceholder.typicode.com/posts", {'userId':'2'}).then((s)=>print('Result:$s')),
)

运行这段代码,点击doRequest按钮,观察控制台输出,可以看到,接口返回的数据信息能够被正常打印,证明Flutter模块的功能表现是完全符合预期的。

图1 Flutter模块工程运行示例

构建产物应该如何封装?

我们都知道,模块工程的Android构建产物是aar,iOS构建产物是Framework。而在第2842篇文章中,我与你介绍了不带插件依赖的模块工程构建产物的两种封装方案,即手动封装方案与自动化封装方案。这两种封装方案,最终都会输出同样的组织形式(Android是aar,iOS则是带podspec的Framework封装组件)。

如果你已经不熟悉这两种封装方式的具体操作步骤了,可以再复习下这两篇文章的相关内容。接下来,我重点与你讲述的问题是:如果我们的模块工程存在插件依赖,封装过程是否有区别呢?

答案是,对于模块工程本身而言,这个过程没有区别;但对于模块工程的插件依赖来说,我们需要主动告诉原生工程,哪些依赖是需要它去管理的。

由于Flutter模块工程把所有原生的依赖都交给了原生工程去管理,因此其构建产物并不会携带任何原生插件的封装实现,所以我们需要遍历模块工程所使用的原生依赖组件们,为它们逐一生成插件代码对应的原生组件封装。

在第18篇文章“依赖管理(二):第三方组件库在Flutter中要如何管理?”中,我与你介绍了Flutter工程管理第三方依赖的实现机制,其中.packages文件存储的是依赖的包名与系统缓存中的包文件路径。

类似的,插件依赖也有一个类似的文件进行统一管理,即.flutter-plugins。我们可以通过这个文件,找到对应的插件名字(本例中即为flutter_plugin_network)及缓存路径:

flutter_plugin_network=/Users/hangchen/Documents/flutter/.pub-cache/git/44_flutter_plugin_network-9b4472aa46cf20c318b088573a30bc32c6961777/

插件缓存本身也可以被视为一个Flutter模块工程,所以我们可以采用与模块工程类似的办法,为它生成对应的原生组件封装。

对于iOS而言,这个过程相对简单些,所以我们先来看看模块工程的iOS构建产物封装过程。

iOS构建产物应该如何封装?

在插件工程的ios目录下,为我们提供了带podspec文件的源码组件,podspec文件提供了组件的声明(及其依赖),因此我们可以把这个目录下的文件拷贝出来,连同Flutter模块组件一起放到原生工程中的专用目录,并写到Podfile文件里。

原生工程会识别出组件本身及其依赖,并按照声明的依赖关系依次遍历,自动安装:

#Podfile
target 'iOSDemo' do
  pod 'Flutter', :path => 'Flutter'
  pod 'flutter_plugin_network', :path => 'flutter_plugin_network'
end

然后,我们就可以像使用不带插件依赖的模块工程一样,把它引入到原生工程中,为其设置入口,在FlutterViewController中展示Flutter模块的页面了。

不过需要注意的是,由于FlutterViewController并不感知这个过程,因此不会主动初始化项目中的插件,所以我们还需要在入口处手动将工程里所有的插件依次声明出来:

//AppDelegate.m:
@implementation AppDelegate
- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions {
    self.window = [[UIWindow alloc] initWithFrame:[UIScreen mainScreen].bounds];
    //初始化Flutter入口
    FlutterViewController *vc = [[FlutterViewController alloc]init];
    //初始化插件
    [FlutterPluginNetworkPlugin registerWithRegistrar:[vc registrarForPlugin:@"FlutterPluginNetworkPlugin"]];
    //设置路由标识符
    [vc setInitialRoute:@"defaultRoute"]; 
    self.window.rootViewController = vc;
    [self.window makeKeyAndVisible];
    return YES;
}

在Xcode中运行这段代码,点击doRequest按钮,可以看到,接口返回的数据信息能够被正常打印,证明我们已经可以在原生iOS工程中顺利的使用Flutter模块了。

图2 原生iOS工程运行示例

我们再来看看模块工程的Android构建产物应该如何封装。

Android构建产物应该如何封装?

与iOS的插件工程组件在ios目录类似,Android的插件工程组件在android目录。对于iOS的插件工程,我们可以直接将源码组件提供给原生工程,但对于Andriod的插件工程来说,我们只能将aar组件提供给原生工程,所以我们不仅需要像iOS操作步骤那样进入插件的组件目录,还需要借助构建命令,为插件工程生成aar:

cd android
./gradlew flutter_plugin_network:assRel

命令执行完成之后,aar就生成好了。aar位于android/build/outputs/aar目录下,我们打开插件缓存对应的路径,提取出对应的aar(本例中为flutter_plugin_network-debug.aar)就可以了。

我们把生成的插件aar,连同Flutter模块aar一起放到原生工程的libs目录下,最后在build.gradle文件里将它显式地声明出来,就完成了插件工程的引入。

//build.gradle
dependencies {
    ...
    implementation(name: 'flutter-debug', ext: 'aar')
    implementation(name: 'flutter_plugin_network-debug', ext: 'aar')
    implementation "com.squareup.okhttp3:okhttp:4.2.0"
    ...
}

然后,我们就可以在原生工程中为其设置入口,在FlutterView中展示Flutter页面,愉快地使用Flutter模块带来的高效开发和高性能渲染能力了:

//MainActivity.java
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        View FlutterView = Flutter.createView(this, getLifecycle(), "defaultRoute"); 
        setContentView(FlutterView);
    }
}

不过需要注意的是,与iOS插件工程的podspec能够携带组件依赖不同,Android插件工程的封装产物aar本身不携带任何配置信息。所以,如果插件工程本身存在原生依赖(像flutter_plugin_network依赖OkHttp这样),我们是无法通过aar去告诉原生工程其所需的原生依赖的。

面对这种情况,我们需要在原生工程中的build.gradle文件里手动地将插件工程的依赖(即OkHttp)显示地声明出来。

//build.gradle
dependencies {
    ...
    implementation(name: 'flutter-debug', ext: 'aar')
    implementation(name: 'flutter_plugin_network-debug', ext: 'aar')
    implementation "com.squareup.okhttp3:okhttp:4.2.0"
    ...
}

至此,将模块工程及其插件依赖封装成原生组件的全部工作就完成了,原生工程可以像使用一个普通的原生组件一样,去使用Flutter模块组件的功能了。

在Android Studio中运行这段代码,并点击doRequest按钮,可以看到,我们可以在原生Android工程中正常使用Flutter封装的页面组件了。

图3 原生Android工程运行示例

当然,考虑到手动封装模块工程及其构建产物的过程,繁琐且容易出错,我们可以把这些步骤抽象成命令行脚本,并把它部署到Travis上。这样在Travis检测到代码变更之后,就会自动将Flutter模块的构建产物封装成原生工程期望的组件格式了。

关于这部分内容,你可以参考我在flutter_module_demo里的generate_aars.shgenerate_pods.sh实现。如果关于这部分内容有任何问题,都可以直接留言给我。

总结

好了,关于Flutter混合开发框架的依赖管理部分我们就讲到这里。接下来,我们一起总结下今天的主要内容吧。

Flutter模块工程的原生组件封装形式是aar(Android)和Framework(Pod)。与纯Flutter应用工程能够自动管理插件的原生依赖不同,这部分工作在模块工程中是完全交给原生工程去管理的。因此,我们需要查找记录了插件名称及缓存路径映射关系的.flutter-plugins文件,提取出每个插件所对应的原生组件封装,集成到原生工程中。

从今天的分享可以看出,对于有着插件依赖的Android组件封装来说,由于aar本身并不携带任何配置信息,因此其操作以手工为主:我们不仅要执行构建命令依次生成插件对应的aar,还需要将插件自身的原生依赖拷贝至原生工程,其步骤相对iOS组件封装来说要繁琐一些。

为了解决这一问题,业界出现了一种名为fat-aar的打包手段,它能够将模块工程本身,及其相关的插件依赖统一打包成一个大的aar,从而省去了依赖遍历和依赖声明的过程,实现了更好的功能自治性。但这种解决方案存在一些较为明显的不足:

  • 依赖冲突问题。如果原生工程与插件工程都引用了同样的原生依赖组件(OkHttp),则原生工程的组件引用其依赖时会产生合并冲突,因此在发布时必须手动去掉原生工程的组件依赖。
  • 嵌套依赖问题。fat-aar只会处理embedded关键字指向的这层一级依赖,而不会处理再下一层的依赖。因此,对于依赖关系复杂的插件支持,我们仍需要手动处理依赖问题。
  • Gradle版本限制问题。fat-aar方案对Gradle插件版本有限制,且实现方式并不是官方设计考虑的点,加之Gradle API变更较快,所以存在后续难以维护的问题。
  • 其他未知问题。fat-aar项目已经不再维护了,最近一次更新还是2年前,在实际项目中使用“年久失修”的项目存在较大的风险。

考虑到这些因素,fat-aar并不是管理插件工程依赖的好的解决方案,所以我们最好还是得老老实实地去遍历插件依赖,以持续交付的方式自动化生成aar。

我把今天分享涉及知识点打包上传到了GitHub中,你可以把插件工程Flutter模块工程原生AndroidiOS工程下载下来,查看其Travis持续交付配置文件的构建执行命令,体会在混合框架中如何管理跨技术栈的组件依赖。

思考题

最后,我给你留一道思考题吧。

原生插件的开发是一个需要Dart层代码封装,以及原生Android、iOS代码层实现的长链路过程。如果需要支持的基础能力较多,开发插件的过程就会变得繁琐且容易出错。我们都知道Dart是不支持反射的,但是原生代码可以。我们是否可以利用原生的反射去实现插件定义的标准化呢?

提示:在Dart层调用不存在的接口(或未实现的接口),可以通过noSuchMethod方法进行统一处理。

class FlutterPluginDemo {
  //方法通道
  static const MethodChannel _channel =
      const MethodChannel('flutter_plugin_demo');
  //当调用不存在接口时,Dart会交由该方法进行统一处理
  @override
  Future<dynamic> noSuchMethod(Invocation invocation) {
    //从字符串Symbol("methodName")中取出方法名
    String methodName = invocation.memberName.toString().substring(8, string.length - 2);
    //参数
    dynamic args = invocation.positionalArguments;
    print('methodName:$methodName');
    print('args:$args');
    return methodTemplate(methodName, args);
  }
  
  //某未实现的方法
  Future<dynamic> someMethodNotImplemented();
  //某未实现的带参数方法
  Future<dynamic> someMethodNotImplementedWithParameter(param);
}

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