20分钟理解React Native For Android原理
FrankieGilr
8年前
<h2>前言</h2> <ul> <li>文中所有 RN 缩写指代React Native For Android</li> <li>分析的 RN 代码基于</li> </ul> <pre> <code class="language-java">{ "react": "15.4.1", "react-native": "0.39.2" }</code></pre> <ul> <li>本文主要分析 Java 层实现，对 C++ 和 JS 笔墨较少。</li> <li>阅读正文将花费您大约20分钟。</li> </ul> <h2>背景</h2> <p>公司内几个 APP 已经接入并上线了多个 RN 模块，后续规划的定制化需求及性能优化需要我们对 RN 底层原理有更深入的理解。下面通过研读源代码来分析和总结下 Android 中的 RN 实现原理。</p> <h2>从示例入手</h2> <p>示例代码如下：</p> <pre> <code class="language-java">public class MainActivity extends ReactActivity { @Override protected String getMainComponentName() { return "RN_Demo"; } }</code></pre> <p>可以发现 RN 容器外层本质也是一个 <strong>Activity</strong> ，继承了 <strong>ReactActivity</strong> ，需要我们覆写 getMainComponentName() 方法，更改其返回值为组件名。</p> <h3>ReactActivity</h3> <p>接着跟踪到 ReactActivity 中，类结构如下：</p> <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/ffb5b0b2e8f55d3fe7c084be98d34155.png"></p> <p>根据上述的结构转换成 UML 图如下（后面相关类将直接给出 UML ）：</p> <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/5827e6743880afcb143cade0524e18c7.png"></p> <p>这里使用了 委托模式 将 Activity 的生命周期及事件传递委托给 ReactActivityDelegate 的实例对象 mDelegate 进行处理，之所以使用这种形式是为了让 ReactFragmentActivity 也能复用该处理逻辑。 此外如果你有自定义的委托实现，可以在自己的 Activity 中覆写 createReactActivityDelegate() 方法。这个方法将在 ReactActivity 的构造函数中调用生成 mDelegate 实例，之后在 onCreate() 方法调用这个委托对象的执行入口，也就是 loadApp() 方法。</p> <h3>ReactActivityDelegate</h3> <pre> <code class="language-java">public class ReactActivityDelegate { protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { // 弹窗权限判断逻辑 if (getReactNativeHost().getUseDeveloperSupport() && Build.VERSION.SDK_INT >= 23) { // 省略具体实现 } // 组件加载逻辑 if (mMainComponentName != null) { loadApp(mMainComponentName); } // 双击判断工具类 DoubleTapReloadRecognizer ，省略代码 } protected void loadApp(String appKey) { // 省略判空代码 // 创建 RN 容器根视图，父类为 FrameLayout mReactRootView = createRootView(); mReactRootView.startReactApplication( getReactNativeHost().getReactInstanceManager(), appKey, getLaunchOptions()); // 将 RN 视图放入 Activity getPlainActivity().setContentView(mReactRootView); } }</code></pre> <h3>ReactRootView</h3> <p>因此可以认为所谓的 RN 其实就是一个特殊的“自定义 View ”-- ReactRootView 。</p> <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/3fedd8c3f7b0f77705098a506df62313.png"></p> <p>这里的关键调用则是 startReactApplication() 方法。下面是该方法需要的三个参数：</p> <table> <thead> <tr> <th>形参</th> <th>类型</th> <th>功能描述</th> </tr> </thead> <tbody> <tr> <td>reactInstanceManager</td> <td>ReactInstanceManager</td> <td>用来创建及管理 CatalyInstance （提供原生与JS互调环境）的实例，同时连接调试功能，其生命周期与 ReactRootView 所在 Activity 保持一致。</td> </tr> <tr> <td>moduleName</td> <td>String</td> <td>即实参 appKey ，需要保证JS中的 AppRegistry.registerComponent 参数值与 Acitvity 中的 getMainComponentName 返回值一致。</td> </tr> <tr> <td>launchOptions</td> <td>Bundle（后续版本可能更改为POJO）</td> <td>默认为null，如果你需要传 <a href="/misc/goto?guid=4959742595540850903" rel="nofollow,noindex">Props</a> 给 JS 的话，请覆写 createReactActivityDelegate() 方法，并覆写 getLaunchOptions() 的返回值即可。</td> </tr> </tbody> </table> <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/3bd9a1bf757e7fb5793b24f5612c704d.png"></p> <pre> <code class="language-java">public void startReactApplication( ReactInstanceManager reactInstanceManager, String moduleName, @Nullable Bundle launchOptions) { // 确保在 UI 线程执行 // 判断 ReactContext 是否已初始化，没有就异步在后台线程创建 if (!mReactInstanceManager.hasStartedCreatingInitialContext()) { mReactInstanceManager.createReactContextInBackground(); } // 宽高计算完成后添加布局监听 }</code></pre> <p>startReactApplication() 将调用其中的 createReactContextInBackground() 方法，我们下面来看看这个通过 构造者模式 创建的实现类-- XReactInstanceManagerImpl 。</p> <h3>ReactInstanceManager</h3> <pre> <code class="language-java">/** * 在后台线程异步初始化，这个方法只会在 Application 创建时调用一次， * 重新加载 JS 时将会调用 recreateReactContextInBackground 方法 */ @Override public void createReactContextInBackground() { // 首次执行判断逻辑 mHasStartedCreatingInitialContext = true; recreateReactContextInBackgroundInner(); }</code></pre> <p>可以看到不管是 createReactContextInBackground() 还是 recreateReactContextInBackground() ，都是通过 recreateReactContextInBackgroundInner() 来初始化 ReactContext 的。</p> <pre> <code class="language-java">private void recreateReactContextInBackgroundInner() { // 确保在UI线程执行 // 调试模式，从服务器加载 bundle if (mUseDeveloperSupport && mJSMainModuleName != null) { // 省略代码 return; } // 正式环境，从本地加载 bundle recreateReactContextInBackgroundFromBundleLoader(); } private void recreateReactContextInBackgroundFromBundleLoader() { recreateReactContextInBackground( new JSCJavaScriptExecutor.Factory(mJSCConfig.getConfigMap()), mBundleLoader); } }</code></pre> <table> <thead> <tr> <th>形参</th> <th>类型</th> <th>功能描述</th> </tr> </thead> <tbody> <tr> <td>jsExecutorFactory</td> <td>JavaScriptExecutor.Factory</td> <td>管理Webkit 的 JavaScriptCore，JS与C++的双向通信在这里中转</td> </tr> <tr> <td>jsBundleLoader</td> <td>JSBundleLoader</td> <td>bundle加载器，根据 ReactNativeHost 中的配置决定从哪里加载bundle文件</td> </tr> </tbody> </table> <h3>XReactInstanceManagerImpl</h3> <pre> <code class="language-java">private void recreateReactContextInBackground( JavaScriptExecutor.Factory jsExecutorFactory, JSBundleLoader jsBundleLoader) { // 省略代码 / 把两个参数封装成ReactContextInitParams对象 ReactContextInitParams initParams = new ReactContextInitParams(jsExecutorFactory, jsBundleLoader); if (mReactContextInitAsyncTask == null) { // 核心代码，创建后台线程，初始化 ReactContext mReactContextInitAsyncTask = new ReactContextInitAsyncTask(); mReactContextInitAsyncTask.executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR, initParams); } else { // 省略代码 } }</code></pre> <h3>ReactContextInitAsyncTask</h3> <pre> <code class="language-java">private ReactApplicationContext createReactContext( JavaScriptExecutor jsExecutor, JSBundleLoader jsBundleLoader) { // 省略代码 // 注册JS层模块，通过它把所有的 JavaScriptModule 注册到 CatalystInstance，将 JS 的可调用 API 暴露给 Java。 JavaScriptModuleRegistry.Builder jsModulesBuilder = new JavaScriptModuleRegistry.Builder(); // 包装 ApplicationContext 为 ReactApplicationContext final ReactApplicationContext reactContext = new ReactApplicationContext(mApplicationContext); // 调试模式 if (mUseDeveloperSupport) { // 调试模式下 ReactApplicationContext 中崩溃信息由 mDevSupportManager 进行拦截处理（红色背景的错误页） reactContext.setNativeModuleCallExceptionHandler(mDevSupportManager); } // 省略代码 try { // 加载给定的大量核心 ReactPackage，详细列表请查看后文的表格 CoreModulesPackage coreModulesPackage = new CoreModulesPackage(this, mBackBtnHandler, mUIImplementationProvider); processPackage( coreModulesPackage, reactContext, moduleSpecs, reactModuleInfoMap, jsModulesBuilder); } finally { // 省略代码 } // 加载 MainPackage 和开发者自定义的 ReactPackage，逻辑同 CoreModulesPackage for (ReactPackage reactPackage : mPackages) { // 省略代码 try { processPackage( reactPackage, reactContext, moduleSpecs, reactModuleInfoMap, jsModulesBuilder); } finally { // 省略代码 } } // 省略代码 // 注册 Java 层模块，通过它把所有的 NativeModule 注册到 CatalystInstance ，将 Java 的可调用 API 暴露给 JS。 NativeModuleRegistry nativeModuleRegistry; try { nativeModuleRegistry = new NativeModuleRegistry(moduleSpecs, reactModuleInfoMap); } finally { // 省略代码 } // 异常处理器选择逻辑 NativeModuleCallExceptionHandler exceptionHandler = mNativeModuleCallExceptionHandler != null ? mNativeModuleCallExceptionHandler : mDevSupportManager; // 核心逻辑， Builder 模式创建 CatalystInstance 实例 CatalystInstanceImpl.Builder catalystInstanceBuilder = new CatalystInstanceImpl.Builder() .setReactQueueConfigurationSpec(ReactQueueConfigurationSpec.createDefault()) // 将 JS 执行通信类传给 CatalystInstance .setJSExecutor(jsExecutor) // 将 Java 模块映射表传给 CatalystInstance .setRegistry(nativeModuleRegistry) // 将 JS 模块映射表传给 CatalystInstance .setJSModuleRegistry(jsModulesBuilder.build()) // 将 Bundle 加载工具类传给 CatalystInstance .setJSBundleLoader(jsBundleLoader) // 将异常处理器传给 CatalystInstance .setNativeModuleCallExceptionHandler(exceptionHandler); // 省略代码 final CatalystInstance catalystInstance; try { catalystInstance = catalystInstanceBuilder.build(); } finally { // 省略代码 } if (mBridgeIdleDebugListener != null) { catalystInstance.addBridgeIdleDebugListener(mBridgeIdleDebugListener); } // 使用 CatalystInstance 实例初始化 ReactContext 部分成员变量 reactContext.initializeWithInstance(catalystInstance); // 解析 Bundle 文件 catalystInstance.runJSBundle(); return reactContext; }</code></pre> <table> <thead> <tr> <th>原生模块</th> <th>功能描述</th> </tr> </thead> <tbody> <tr> <td>AndroidInfoModule</td> <td>获取Android版本号和本地服务器地址</td> </tr> <tr> <td>AnimationsDebugModule</td> <td>监听动画过渡性能</td> </tr> <tr> <td>DeviceEventManagerModule</td> <td>事件监听，比如后退键</td> </tr> <tr> <td>ExceptionsManagerModule</td> <td>异常处理</td> </tr> <tr> <td>HeadlessJsTaskSupportModule</td> <td>通知部分JS任务执行完成</td> </tr> <tr> <td>SourceCodeModule</td> <td>传递Bundle文件地址</td> </tr> <tr> <td>Timing</td> <td>在绘制帧率变化时触发JS定时器</td> </tr> <tr> <td>UIManagerModule</td> <td>提供JS去创建和更新原生视图的能力</td> </tr> <tr> <td>DebugComponentOwnershipModule</td> <td>调试功能：异步请求视图结构</td> </tr> <tr> <td>JSCHeapCapture</td> <td>调试功能：获取堆内存信息</td> </tr> <tr> <td>JSCSamplingProfiler</td> <td>调试功能：dump工具</td> </tr> </tbody> </table> <h3>CatalystInstance</h3> <pre> <code class="language-java">private CatalystInstanceImpl( final ReactQueueConfigurationSpec ReactQueueConfigurationSpec, final JavaScriptExecutor jsExecutor, final NativeModuleRegistry registry, final JavaScriptModuleRegistry jsModuleRegistry, final JSBundleLoader jsBundleLoader, NativeModuleCallExceptionHandler nativeModuleCallExceptionHandler) { // 省略代码 // Android UI 线程，JS 线程和 NativeModulesQueue 线程 mReactQueueConfiguration = ReactQueueConfigurationImpl.create( ReactQueueConfigurationSpec, new NativeExceptionHandler()); // 调用 C++ 层代码进行初始化 initializeBridge( new BridgeCallback(this), jsExecutor, mReactQueueConfiguration.getJSQueueThread(), mReactQueueConfiguration.getNativeModulesQueueThread(), // 将所有 Java Module 传递给 C++ 层 mJavaRegistry.getModuleRegistryHolder(this)); mMainExecutorToken = getMainExecutorToken(); } @Override public void runJSBundle() { // 省略代码 mJSBundleHasLoaded = true; // Bundle 的加载逻辑请参看下文的流程图 mJSBundleLoader.loadScript(CatalystInstanceImpl.this); // 省略代码 }</code></pre> <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/e66e6c09424eb2022a270c24a147a1b2.png"></p> <pre> <code class="language-java">private native void initializeBridge(ReactCallback callback, JavaScriptExecutor jsExecutor, MessageQueueThread jsQueue, MessageQueueThread moduleQueue, ModuleRegistryHolder registryHolder); native void loadScriptFromAssets(AssetManager assetManager, String assetURL); native void loadScriptFromFile(String fileName, String sourceURL); native void loadScriptFromOptimizedBundle(String path, String sourceURL, int flags);</code></pre> <p>此时已经发现Java层的逻辑已经走完，不管是 CatalystInstance 实例的初始化还是 <strong>Bundle</strong> 的加载逻辑都将由 C++ 层进行处理。</p> <h3>CatalystInstance的创建</h3> <p>CatalystInstanceImpl.cpp 中是空实现，具体实现在 Instance.cpp 中。</p> <pre> <code class="language-java">void CatalystInstanceImpl::initializeBridge( // JInstanceCallback 实现类，父类在 cxxreact/Instance.h 中。 std::unique_ptr<InstanceCallback> callback, // 对应 Java 中的 JavaScriptExecutor std::shared_ptr<JSExecutorFactory> jsef, // C++ 的 JMessageQueueThread 。 std::shared_ptr<MessageQueueThread> jsQueue, // C++ 的 JMessageQueueThread 。 std::unique_ptr<MessageQueueThread> nativeQueue, // C++ 的 ModuleRegistryHolder 的 getModuleRegistry() 方法 std::shared_ptr<ModuleRegistry> moduleRegistry) { callback_ = std::move(callback); jsQueue->runOnQueueSync( [this, &jsef, moduleRegistry, jsQueue, nativeQueue=folly::makeMoveWrapper(std::move(nativeQueue))] () mutable { // 创建 NativeToJsBridge 对象 nativeToJsBridge_ = folly::make_unique<NativeToJsBridge>( jsef.get(), moduleRegistry, jsQueue, nativeQueue.move(), callback_); std::lock_guard<std::mutex> lock(m_syncMutex); m_syncReady = true; m_syncCV.notify_all(); }); CHECK(nativeToJsBridge_); }</code></pre> <h3>Bundle 的加载</h3> <pre> <code class="language-java">void CatalystInstanceImpl::loadScriptFromAssets(jobject assetManager, const std::string& assetURL) { const int kAssetsLength = 9; // strlen("assets://"); // 获取 source 路径名，不包含前缀，默认值为 index.android.bundle auto sourceURL = assetURL.substr(kAssetsLength); // assetManager 是Java 传递的 AssetManager 。 // extractAssetManager 是JSLoader.cpp 中通过系统动态链接库 android/asset_manager_jni.h的AAssetManager_fromJava 方法来获取 AAssetManager 对象的。 auto manager = react::extractAssetManager(assetManager); // //通过 JSLoader 对象的 loadScriptFromAssets 方法读文件，得到大字符串 script（即index.android.bundle文件内容）。 auto script = react::loadScriptFromAssets(manager, sourceURL); // 判断是否为 Unbundle if (JniJSModulesUnbundle::isUnbundle(manager, sourceURL)) { instance_->loadUnbundle( folly::make_unique<JniJSModulesUnbundle>(manager, sourceURL), std::move(script), sourceURL); return; } else { // instance_ 为 ReactCommon 目录下 Instance.h 中类的实例 instance_->loadScriptFromString(std::move(script), sourceURL); } }</code></pre> <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/ecfb7e0e9971fc226f19eef47032214a.png"></p> <p>至此 C++ 层的调用逻辑到此为止，感兴趣的同学可以继续跟踪进入，或者可以参考文末的资料，我们下面假设底层执行完成，回到 ReactContextInitAsyncTask 的 onPostExecute 方法。</p> <pre> <code class="language-java">@Override protected void onPostExecute(Result<ReactApplicationContext> result) { // 省略代码 setupReactContext(result.get()); // 省略代码 // 处理队列再次初始化 ReactContext 的逻辑代码 } private void setupReactContext(ReactApplicationContext reactContext) { // 省略代码 // 确保在 UI 线程中执行并且当前 ReactContext 为空 Assertions.assertCondition(mCurrentReactContext == null); // 确保当前 CatalystInstance 实例非空 CatalystInstance catalystInstance = Assertions.assertNotNull(reactContext.getCatalystInstance()); // 初始化所有 Native Module catalystInstance.initialize(); mDevSupportManager.onNewReactContextCreated(reactContext); // 添加内存警告的回调 mMemoryPressureRouter.addMemoryPressureListener(catalystInstance); moveReactContextToCurrentLifecycleState(); for (ReactRootView rootView : mAttachedRootViews) { // 核心代码，给 RootView 添加 view attachMeasuredRootViewToInstance(rootView, catalystInstance); } // 省略代码 } private void attachMeasuredRootViewToInstance( ReactRootView rootView, CatalystInstance catalystInstance) { // 省略代码 // 确保在 UI 线程执行 // 重置视图内容 rootView.removeAllViews(); rootView.setId(View.NO_ID); // 设置 RootView UIManagerModule uiManagerModule = catalystInstance.getNativeModule(UIManagerModule.class); int rootTag = uiManagerModule.addMeasuredRootView(rootView); rootView.setRootViewTag(rootTag); @Nullable Bundle launchOptions = rootView.getLaunchOptions(); WritableMap initialProps = Arguments.makeNativeMap(launchOptions); String jsAppModuleName = rootView.getJSModuleName(); // 获取 AppRegistry 的代理对象 WritableNativeMap appParams = new WritableNativeMap(); appParams.putDouble("rootTag", rootTag); appParams.putMap("initialProps", initialProps); // AppRegistry 是 JS 暴露给 Java 层的 API catalystInstance.getJSModule(AppRegistry.class).runApplication(jsAppModuleName, appParams); // 省略代码 }</code></pre> <h3>AppRegistry</h3> <pre> <code class="language-java">public interface AppRegistry extends JavaScriptModule { void runApplication(String appKey, WritableMap appParameters); void unmountApplicationComponentAtRootTag(int rootNodeTag); void startHeadlessTask(int taskId, String taskKey, WritableMap data); }</code></pre> <p>AppRegistry 的 runApplication() 方法成为了加载 index.android.js 的主入口，而所有的 JS 方法调用都会经过 JavaScriptModuleInvocationHandler 。</p> <h3>JavaScriptModuleInvocationHandler</h3> <pre> <code class="language-java">@Override public @Nullable Object invoke(Object proxy, Method method, @Nullable Object[] args) throws Throwable { ExecutorToken executorToken = mExecutorToken.get(); // 省略代码 NativeArray jsArgs = args != null ? Arguments.fromJavaArgs(args) : new WritableNativeArray(); // 调用 C++ 层的 callFunction mCatalystInstance.callFunction( executorToken, mModuleRegistration.getName(), method.getName(), jsArgs ); return null; }</code></pre> <p>以上就是 RN Android 的执行主流程，如有疏漏，欢迎留言。</p> <h2>参考资料</h2> <ol> <li><a href="/misc/goto?guid=4958869360543124738" rel="nofollow,noindex">https://github.com/非死book/react-native</a></li> <li><a href="/misc/goto?guid=4959741993629397549" rel="nofollow,noindex">ReactNative Android源码分析</a></li> <li><a href="/misc/goto?guid=4959741993726108158" rel="nofollow,noindex">React Native Android 源码框架浅析（主流程及 Java 与 JS 双边通信）</a></li> <li><a href="/misc/goto?guid=4959741993816613042" rel="nofollow,noindex">React Native通讯原理</a></li> <li><a href="/misc/goto?guid=4959741993901929910" rel="nofollow,noindex">ReactNativeAndroid源码分析-Js如何调用Native的代码</a></li> </ol> <p> </p> <p>来自：https://blog.souche.com/react-native-source-code-analysis/</p> <p> </p>