跨端组件实践 - 移动时代的前端

本文为百度前端研发部资深工程师王集鹄在2014 Qcon北京大会上所做的分享,文章分析了移动前端所面
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背景

***不变的就是变化

从业十多年,互联网的变化非常大:最初使用的电脑只有 8M 内存、32M 硬盘,现在口袋里装的手机已经是 2G 内存、16G 闪存,网络也从 56K 变成了 1.5M+。这个时代的人是幸福的……

这个期间也见证了 Web 时代的繁荣,从 C/S 走到 B/S。

现在无论是邮件、购物还是游戏、社交、工作等等,在电脑上都能找到满意的 Web 应用或站点。

可是这种景象在移动时代并没有看到。

现场小调查:请问你在手机上和 PC 上用什么方式刷微博?

  • 大部分的人不会在 PC 上用客户端刷微博

  • 大部分的人不会在手机上用浏览器刷微博

结论符合预期,先从变化上分析问题

移动互联网发生了什么变化?

屏幕更小

  • 显示区更宝贵,广告区更难摆放

  • 页面布局更讲究,内容主次更为重要

随身携带

  • 24 小时待机

  • 根据地理位置提供更精准的服务

触摸操作

  • 双手很难并行

  • 虚拟键盘没有物理键盘便捷

更丰富的内置设备

  • 前后置摄像头 / 闪关灯

  • 麦克风 / 扬声器

  • 振动器,静音状态也可以知道有消息到达

  • 电子指南针 / 陀螺仪

  • 蓝牙 / WiFi / NFC

离线使用场景

  • 在没有信号

  • 资费不足

没有持久能源

  • 电池需要充电

  • 计算能力和待机时间冲突

设备碎片化 * 特别是 Android 各种屏幕尺寸、各种 ROM

移动互联网的变化带来了新的机遇和挑战

机遇

移动市场高速增长

艾瑞咨询数据显示,2013 年中国移动互联网市场规模达到 1059.8 亿元,同比增速 81.2%, 预计到 2017 年,市场规模将增长约 4.5 倍,接近 6000 亿。移动互联正在深刻影响人们的日常生活,移动互联网市场进入高速发展通道。【查看来源】

挑战

HTML5 / CSS3 技术在移动端受限

What stops developers from using HTML5?【查看来源】

性能测试

为什么开发者不选择 HTML5 构建移动应用? 前三个原因是:

  • 性能问题,流畅度与 Native 差距较大

  • 硬件接口缺失,不能控制蓝牙、闪关灯、振动、WiFi、NFC 等等

  • 难以集成本地元素,不能使用桌面图标、订阅推送等

这是我们用主流的机型做的性能测试

性能测试

不难看出 Native 和 Web 的性能依旧差距很大,包括主流韩国和国产机型。

人眼刷新率平均是 24 帧 / 秒,低于这个值用户就会感觉到跳帧。

当然这些问题在 PC 时代也碰到过!那时是怎么解决的?

影响前端的技术

通过浏览器扩展本地能力

  • 使用 ActiveX / NPAPI 技术

  • 最经典的插件就是 Flash,虽然它已经淡出了移动时代

JavaScript Engine 进化

  • V8 出现后,JavaScript 的性能提升了数倍

  • 结合高性能的引擎 NodeJS 也使 JavaScript 在后端获得了新生

HTML5 / CSS3

  • 扩展了本地能力,如地理定位、录音录像、本地存储等

但这些影响在移动端是有限的

移动时代前端的现状

Flash 不能使用

Adobe 将停止开发移动版 Flash

NPAPI 即将退役

Google 今年开始屏蔽 NPAPI 插件【查看来源】

浏览器插件可以扩展本地能力的同时,也会带来稳定性和安全性的问题。

怎么解决性能瓶颈和本地能力缺失的问题?

JS Binding,通过 JavaScript 直接调用 Native API

JS Translate,通过编译器将 JavaScript 翻译成 Native 语言

  • 如号称上帝语言的 haXe 可以翻译成 Java、JavaScript、C++、PHP 的语言

Native App,直接使用 Native 技术,从头再来

  • 广义的前端就是要面向用户界面和交互

  • 前端技术也有向全端和全栈的发展趋势

选择手游创业的 @大城小胖 近期做了一个教学视频,专门介绍 JSBinding 大家可以参考:When iOS loves JS

以上技术可以解决问题,但不能发挥 Web 自然跨端、迭代方便(不同等待漫长的上架时间)的优势

我们还得寻找一些适合自己的方案。

Hybrid 混合应用方案

本地服务,网页通过 HTTP / WebSocket 与本地服务通信,使用本地能力

本地服务

  • 在 Android 里写一个不难,参考 NanoHttpd DIY 一个移动版的 HTTP 服务

    • 优势:能够无缝兼容所有浏览器

    • 劣势:通信容易被嗅探和伪造;很难利用 UI 组件

加壳,这是最常用的技术

加壳

  • 有较成熟的框架可以使用,如:Cordova

  • 通过使用和扩展插件,获得本地能力

Google 也有投入 Cordova 的项目 Chrome apps on Android and iOS

本地服务和加壳方式,都能访问本地能力。但后者本地能力在同一个进程里调度,安全性和便利性相对要高。

回到主题,什么是跨端组件?

自动响应端能力的组件

跨端组件示意

  • 受到响应式网页设计理念的启发,界面布局可以根据运行环境自动响应和调整,那么本地能力也可以这样

  • 如在普通浏览器里使用 HTML5 / CSS3 构造组件,在提供本地能力的环境里使用 Native View 构造组件。

  • 在提供本地能力的环境里,界面会更流畅;在没有本地能力的环境里应用是完整的。

跨端组件解决的问题:

  • 满足 UI 需要局部流畅的需求

  • 满足运行在各种环境的需求

特点

  • 同一套 API

  • 更好地使用运行环境提供的能力

PC 时代也有这样的组件,如:Raphaël 一款矢量图组件,在具 VML 的环境里使用 VML,其他环境里使用 SVG,并保持同一套 API。发散一想:jQueryWebUploader(适配 Flash 和 HTML5)也都是自动响应各种运行环境。

成本总是伴随着收益,解决老问题就会带来新的问题

当页面发生滚动时,Native View 怎么和网页元素一起滚动?还有 Reflow 时怎么调整 Native View 的位置?

UI 融合的问题

滚动的问题在 Android 中处理比较方便。因为 WebView 继承至:ViewGroup / AbsoluteLayout,我们只需要将 WebView 作为 Native View 的容器就可以搞定这个问题。

Reflow 发生的频率不高,就用了定时器这种简单粗暴的方法。

#p#

跨端组件研发的步骤

确定需求

哪些组件适合做跨端组件?

计算量大,需要流畅

  • 图册浏览

  • 地图

  • 多媒体播放器

  • 3D渲染

  • 图像识别,二维码识别、手势识别

减少操作步骤,省去授权

  • 录像、录音

HTML5能力增强

  • 地理定位增强,结合 WiFi

  • Canvas 性能增强(参考:FastCanvas

开发环境

天朝的网络大家知道的,主要找一些代理和镜像

设计 API

发现很多前端团队都开始使用和关注 Web Components

在跨端组件的落地上,我们也选择这种方式来提供 API,原因是:

  • 降低学习成本,保留原生 Web 组件的使用方式

  • 降低业务代码维护工作

目前移动端原生还不支持这个标准,还得选用框架适配,如:Polymer

跨端组件 HTML5 示例代码:

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<body>     <div id="mapBox">         <light-map width="350" height="400" center="116.404,39.915" zoom="11"></light-map>     </div> </body>
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将组件的HTML部分放到需要显示的位置,然后就和普通的Element一样使用:

  • var lightMap = document.querySelector('light-map'); 可以通过 DOM 树操作

  • lightMap.addEventLister() 添加事件

  • lightMap.setAttribute()、lightMap.getAttribute() 设置属性

组件开发

Cordova Plugin 开发

plugin.xml 配置需要的权限、JavaScript 命名空间、文件对应的工程目录等待。细节请参考官方文档

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<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <plugin xmlns="http://apache.org/cordova/ns/plugins/1.0"       id="com.baidu.light.flashlight"       version="0.2.7">     <name>Flashlight</name>     <description>Cordova Flashlight Plugin</description>     <license>Apache 2.0</license>     <keywords>cordova,battery</keywords>     <repo>https://github.com/zswang/light-flashlight.git</repo>     <issue>https://github.com/zswang/light-flashlight/issue</issue>      <js-module src="www/flashlight.js" name="flashlight">         <clobbers target="light.flashlight" />     </js-module>     <!-- android -->     <platform name="android">         <config-file target="res/xml/config.xml" parent="/*">             <feature name="Flashlight" >                 <param name="android-package" value="com.baidu.light.flashlight.Flashlight"/>             </feature>         </config-file>          <config-file target="AndroidManifest.xml" parent="/*">             <uses-permission android:name="android.permission.CAMERA" />             <uses-permission android:name="android.permission.FLASHLIGHT" />         </config-file>          <source-file src="src/android/Flashlight.java" target-dir="src/com/baidu/light/flashlight" />     </platform> </plugin>
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我就自己写一个闪光灯插件 实现非常简单,供大家参考

  • JavaScript 关键部分

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var cordova = require('cordova'),     exec = require('cordova/exec');  var flashlight = flashlight || {};  function torch(successCallback, errorCallback) {     exec(successCallback, errorCallback, 'Flashlight', 'torch', []); // 调用 Native 的提供的方法,指定回调、Native 对应的类名和动作 };  flashlight.torch = torch; module.exports = flashlight;
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  • Android 关键部分

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public class Flashlight extends CordovaPlugin {     private Camera mCamera;     public boolean execute(String action, JSONArray args,             CallbackContext callbackContext) throws JSONException {         if (mCamera == null) {             mCamera = Camera.open();         }         if ("torch".equals(action)) { // 打开手电的动作             Parameters parameters = mCamera.getParameters();             parameters.setFlashMode(Parameters.FLASH_MODE_TORCH);             mCamera.setParameters(parameters);              callbackContext.success(null); // 回调 JavaScript         } else {             return false;         }         return true;     } }
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百度地图 提供了 Android、JS、iOS 三个版本,正好适合用来做地图跨端组件

  • 地图跨度组件 Cordova Plugin JavaScript 部分

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var cordova = require('cordova'),     exec = require('cordova/exec');  var baidumap = baidumap || {};  /**  * 初始化  * @param{Object} options 配置项,显示位置  * @param{Function} callback 回调  */ function init(options, callback) {     exec(callback, function() {     }, 'BaiduMap', 'init', [options]); };  baidumap.init = init;  module.exports = baidumap;
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  • 地图跨度组件 Cordova Plugin Android 部分

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public class BaiduMap extends CordovaPlugin {     private CallbackContext mCallbackContext = null;      @SuppressWarnings("unchecked")     public boolean execute(String action, JSONArray args,             CallbackContext callbackContext) throws JSONException {         if ("init".equals(action)) {             if (args == null) {                 return false;             }              JSONObject params = args.optJSONObject(0);             JSONArray center = params.optJSONArray("center");             // Native View 在页面中的显示区域             int left = params.optInt("left");             int top = params.optInt("top");             int width = params.optInt("width");             int height = params.optInt("height");             String guid = params.optString("id");             int zoom = params.optInt("zoom");             createMap(guid, left, top, width, height,                     (float) center.optDouble(0), (float) center.optDouble(1),                     zoom);             mCallbackContext = callbackContext;          }         return true;     }      private static Handler mHandler = new Handler(Looper.getMainLooper());     private static Hashtable<String, MapView> mMaps = new Hashtable<String, MapView>();      public void initialize(CordovaInterface cordova, CordovaWebView webView) {         super.initialize(cordova, webView);         // 初始化百度地图 Android 版本         BMapManager baiduMapManager = new BMapManager(webView.getContext()                 .getApplicationContext());         baiduMapManager.init(new MKGeneralListener() {             @Override             public void onGetNetworkState(int state) {             }              @Override             public void onGetPermissionState(int state) {             }         });     }      public void createMap(String guid, int left, int top, int width,             int height, float lng, float lat, int zoom) {         mHandler.post(new Runnable() { // 注意 JavaScript 调用 Native 会在子线程,如果操作 UI 需放到 主线程中             private String mGuid;             private int mLeft;             private int mTop;             private int mWidth;             private int mHeight;             private float mLng;             private float mLat;             private int mZoom;              public Runnable config(String guid, int left, int top, int width,                     int height, float lng, float lat, int zoom) {                 mGuid = guid;                 mLeft = left;                 mTop = top;                 mHeight = height;                 mWidth = width;                 mLng = lng;                 mLat = lat;                 mZoom = zoom;                 return this;             }              @SuppressWarnings("deprecation")             @Override             public void run() {                 MapView mapView = new MapView(BaiduMap.this.webView                         .getContext());                 MapController mapController = mapView.getController();                 GeoPoint point = new GeoPoint((int) (mLat * 1E6),                         (int) (mLng * 1E6));                 mapController.setCenter(point);                 mapController.setZoom(mZoom);                  float scale = BaiduMap.this.webView.getScale();                  LayoutParams params = new LayoutParams((int) (mWidth * scale),                         (int) (mHeight * scale), (int) (mLeft * scale),                         (int) (mTop * scale));                 mapView.setLayoutParams(params);                 BaiduMap.this.webView.addView(mapView); // 大家注意这一句,将 Native View 添加在 WebView 上,自然就响应页面滚动                  mMaps.put(mGuid, mapView);             }          }.config(guid, left, top, width, height, lng, lat, zoom));     } }
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  • Web Component,注意适配 runtime 环境

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void function() {     var instances = {};     var guid = 0;      var LightMapPrototype = Object.create(HTMLDivElement.prototype);     LightMapPrototype.createdCallback = function() {         var self = this;         var div = document.createElement('div');         var zoom = 11;         var center = [ 116.404, 39.915 ];         this.setZoom = function(value) {             zoom = value;             map.setZoom(zoom);         };         this.setCenter = function(value) {             center = String(value).split(',');             map.setCenter(new BMap.Point(center[0], center[1]));         };          div.style.width = (this.getAttribute('width') || '300') + 'px';         div.style.height = (this.getAttribute('height') || '300') + 'px';         this.appendChild(div);          // 判断当前的运行环境         var runtime = (typeof cordova != 'undefined')                 && (typeof light != 'undefined') // 有可能插件没有安装或者当前版本不支持                 && (typeof light.map != 'undefined') ? 'cordova' : 'browser';          var map;         switch (runtime) {         case 'cordova':             var obj = div.getBoundingClientRect()             light.map.init({                 guid : guid,                 center : center,                 zoom : zoom,                 left : obj.left + window.pageXOffset,                 top : obj.top + window.pageYOffset,                 width : Math.round(obj.width),                 height : Math.round(obj.height)             });              instances[guid] = this;             guid++;             break;         case 'browser':             map = new BMap.Map(div); // 创建Map实例             map.enableScrollWheelZoom(); // 启用滚轮放大缩小             map.addControl(new BMap.ScaleControl()); // 添加比例尺控件             map.addControl(new BMap.OverviewMapControl()); // 添加缩略地图控件             map.centerAndZoom(new BMap.Point(center[0], center[1]), zoom); // 初始化地图,设置中心点坐标和地图级别              map.addEventListener('moveend', function() {                 var value = map.getCenter();                 center = [ value.lng, value.lat ];                 self.setAttribute('center', center);                 var e = document.createEvent('Event');                 e.initEvent('moveend', true, true);                 self.dispatchEvent(e);             });             map.addEventListener('zoomend', function() {                 var value = map.getZoom();                 zoom = value;                 self.setAttribute('zoom', zoom);                 var e = document.createEvent('Event');                 e.initEvent('zoomend', true, true);                 self.dispatchEvent(e);             });              break;         }         this.map = map;     };     LightMapPrototype.attributeChangedCallback = function(attributeName,             oldValue, newValue) {         var self = this;         switch (attributeName) {         case 'center':             self.setCenter(newValue);             break;         case 'zoom':             self.setZoom(newValue);             break;         default:             return false;         }         return true;     };     document.registerElement = document.registerElement || document.register;     function init() {         var LightMap = document.registerElement('light-map', {             prototype : LightMapPrototype         });     }     if (typeof cordova != 'undefined') {         document.addEventListener('deviceready', init, false); // 等待设备初始化完成     } else {         init();     } }();
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调试

Ripple

  • 这是一款能在浏览器里模拟移动设备的调试工具,包括模拟 GPS、陀螺仪 等本地能力

Weinre

  • 能够在 Chrome 开发者工具里,远程调试的工具

  • 优势:适用各种设备和浏览器

  • 不足:加载之前的状态不能获知、不能断点调试

Remote Debug

  • iOS 6 和 Android 4.4 开始,可以原生适用 Remote Debug

  • Android 4.4 不仅能打断点,而且还能映射 Web UI (Chrome dev 版本才支持)。

另外大家在移动端还用过啥 NB 的调试工具,欢迎留言推荐

安全考虑

用户主动操作才开启重要功能

  • 类似 Flash 里访问剪贴板,需要用户主动 Click 才可以访问

  • 相比弹出个小黄条让用户授权,这种设计体验要好很多

明确提示状态

  • 如:录音和录像时,有明确的状态显示

参考资料

22    2014-05-26 16:52:29    移动前端 web组件