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Flutter的原理及美团的实践

文作者:少杰

原文出处:美团技术团队

导读

Flutter是Google开发的一套全新的跨平台、开源UI框架,支持iOS、Android系统开发,并且是未来新操作系统Fuchsia的默认开发套件。自从2017年5月发布第一个版本以来,目前Flutter已经发布了近60个版本,并且在2018年5月发布了第一个“Ready for Production Apps”的Beta 3版本,6月20日发布了第一个“Release Preview”版本。

初识Flutter

Flutter的目标是使同一套代码同时运行在Android和iOS系统上,并且拥有媲美原生应用的性能,Flutter甚至提供了两套控件来适配Android和iOS(滚动效果、字体和控件图标等等),为了让App在细节处看起来更像原生应用。

在Flutter诞生之前,已经有许多跨平台UI框架的方案,比如基于WebView的Cordova、AppCan等,还有使用HTML+JavaScript渲染成原生控件的React Native、Weex等。

基于WebView的框架优点很明显,它们几乎可以完全继承现代Web开发的所有成果(丰富得多的控件库、满足各种需求的页面框架、完全的动态化、自动化测试工具等等),当然也包括Web开发人员,不需要太多的学习和迁移成本就可以开发一个App。同时WebView框架也有一个致命(在对体验&性能有较高要求的情况下)的缺点,那就是WebView的渲染效率和JavaScript执行性能太差。再加上Android各个系统版本和设备厂商的定制,很难保证所在所有设备上都能提供一致的体验。

为了解决WebView性能差的问题,以React Native为代表的一类框架将最终渲染工作交还给了系统,虽然同样使用类HTML+JS的UI构建逻辑,但是最终会生成对应的自定义原生控件,以充分利用原生控件相对于WebView的较高的绘制效率。与此同时这种策略也将框架本身和App开发者绑在了系统的控件系统上,不仅框架本身需要处理大量平台相关的逻辑,随着系统版本变化和API的变化,开发者可能也需要处理不同平台的差异,甚至有些特性只能在部分平台上实现,这样框架的跨平台特性就会大打折扣。

Flutter则开辟了一种全新的思路,从头到尾重写一套跨平台的UI框架,包括UI控件、渲染逻辑甚至开发语言。渲染引擎依靠跨平台的Skia图形库来实现,依赖系统的只有图形绘制相关的接口,可以在最大程度上保证不同平台、不同设备的体验一致性,逻辑处理使用支持AOT的Dart语言,执行效率也比JavaScript高得多。

Flutter同时支持Windows、Linux和macOS操作系统作为开发环境,并且在Android Studio和VS Code两个IDE上都提供了全功能的支持。Flutter所使用的Dart语言同时支持AOT和JIT运行方式,JIT模式下还有一个备受欢迎的开发利器“热刷新”(Hot Reload),即在Android Studio中编辑Dart代码后,只需要点击保存或者“Hot Reload”按钮,就可以立即更新到正在运行的设备上,不需要重新编译App,甚至不需要重启App,立即就可以看到更新后的样式。

在Flutter中,所有功能都可以通过组合多个Widget来实现,包括对齐方式、按行排列、按列排列、网格排列甚至事件处理等等。Flutter控件主要分为两大类,StatelessWidget和StatefulWidget,StatelessWidget用来展示静态的文本或者图片,如果控件需要根据外部数据或者用户操作来改变的话,就需要使用StatefulWidget。State的概念也是来源于Facebook的流行Web框架React,React风格的框架中使用控件树和各自的状态来构建界面,当某个控件的状态发生变化时由框架负责对比前后状态差异并且采取最小代价来更新渲染结果。

Hot Reload

在Dart代码文件中修改字符串“Hello, World”,添加一个惊叹号,点击保存或者热刷新按钮就可以立即更新到界面上,仅需几百毫秒:

Flutter通过将新的代码注入到正在运行的DartVM中,来实现Hot Reload这种神奇的效果,在DartVM将程序中的类结构更新完成后,Flutter会立即重建整个控件树,从而更新界面。但是热刷新也有一些限制,并不是所有的代码改动都可以通过热刷新来更新:

  1. 编译错误,如果修改后的Dart代码无法通过编译,Flutter会在控制台报错,这时需要修改对应的代码。
  2. 控件类型从StatelessWidget到StatefulWidget的转换,因为Flutter在执行热刷新时会保留程序原来的state,而某个控件从stageless→stateful后会导致Flutter重新创建控件时报错“myWidget is not a subtype of StatelessWidget”,而从stateful→stateless会报错“type 'myWidget' is not a subtype of type 'StatefulWidget' of 'newWidget'”。
  3. 全局变量和静态成员变量,这些变量不会在热刷新时更新。
  4. 修改了main函数中创建的根控件节点,Flutter在热刷新后只会根据原来的根节点重新创建控件树,不会修改根节点。
  5. 某个类从普通类型转换成枚举类型,或者类型的泛型参数列表变化,都会使热刷新失败。

热刷新无法实现更新时,执行一次热重启(Hot Restart)就可以全量更新所有代码,同样不需要重启App,区别是restart会将所有Dart代码打包同步到设备上,并且所有状态都会重置。

Flutter插件

Flutter使用的Dart语言无法直接调用Android系统提供的Java接口,这时就需要使用插件来实现中转。Flutter官方提供了丰富的原生接口封装:

  • android_alarm_manager,访问Android系统的AlertManager。
  • android_intent,构造Android的Intent对象。
  • battery,获取和监听系统电量变化。
  • connectivity,获取和监听系统网络连接状态。
  • device info,获取设备型号等信息。
  • image_picker,从设备中选取或者拍摄照片。
  • package_info,获取App安装包的版本等信息。
  • path_provider,获取常用文件路径。
  • quick_actions,App图标添加快捷方式,iOS的eponymous concept和Android的App Shortcuts。
  • sensors,访问设备的加速度和陀螺仪传感器。
  • shared_preferences,App KV存储功能。
  • url_launcher,启动URL,包括打电话、发短信和浏览网页等功能。
  • video_player,播放视频文件或者网络流的控件。

在Flutter中,依赖包由Pub仓库管理,项目依赖配置在pubspec.yaml文件中声明即可(类似于NPM的版本声明Pub Versioning Philosophy),对于未发布在Pub仓库的插件可以使用git仓库地址或文件路径:

dependencies: 
  url_launcher: ">=0.1.2 <0.2.0"
  collection: "^0.1.2"
  plugin1: 
    git: 
      url: "git://github.com/flutter/plugin1.git"
  plugin2: 
    path: ../plugin2/

以shared_preferences为例,在pubspec中添加代码:

dependencies:
  flutter:
    sdk: flutter

  shared_preferences: "^0.4.1"

脱字号“^”开头的版本表示和当前版本接口保持兼容的最新版,^1.2.3 等效于 >=1.2.3 <2.0.0 而^0.1.2 等效于 >=0.1.2 <0.2.0,添加依赖后点击“Packages get”按钮即可下载插件到本地,在代码中添加import语句就可以使用插件提供的接口:

import 'package:shared_preferences/shared_preferences.Dart';

class _MyAppState extends State<MyAppCounter> {
  int _count = 0;
  static const String COUNTER_KEY = 'counter';

  _MyAppState() {
    init();
  }

  init() async {
    var pref = await SharedPreferences.getInstance();
    _count = pref.getInt(COUNTER_KEY) ?? 0;
    setState(() {});
  }

  increaseCounter() async {
    SharedPreferences pref = await SharedPreferences.getInstance();
    pref.setInt(COUNTER_KEY, ++_count);
    setState(() {});
  }
...

Dart

Dart是一种强类型、跨平台的客户端开发语言。具有专门为客户端优化、高生产力、快速高效、可移植(兼容ARM/x86)、易学的OO编程风格和原生支持响应式编程(Stream & Future)等优秀特性。Dart主要由Google负责开发和维护,在2011年10启动项目,2017年9月发布第一个2.0-dev版本。

Dart本身提供了三种运行方式:

  1. 使用Dart2js编译成JavaScript代码,运行在常规浏览器中(Dart Web)。
  2. 使用DartVM直接在命令行中运行Dart代码(DartVM)。
  3. AOT方式编译成机器码,例如Flutter App框架(Flutter)。

Flutter在筛选了20多种语言后,最终选择Dart作为开发语言主要有几个原因:

  1. 健全的类型系统,同时支持静态类型检查和运行时类型检查。
  2. 代码体积优化(Tree Shaking),编译时只保留运行时需要调用的代码(不允许反射这样的隐式引用),所以庞大的Widgets库不会造成发布体积过大。
  3. 丰富的底层库,Dart自身提供了非常多的库。
  4. 多生代无锁垃圾回收器,专门为UI框架中常见的大量Widgets对象创建和销毁优化。
  5. 跨平台,iOS和Android共用一套代码。
  6. JIT & AOT运行模式,支持开发时的快速迭代和正式发布后最大程度发挥硬件性能。

在Dart中,有一些重要的基本概念需要了解:

  • 所有变量的值都是对象,也就是类的实例。甚至数字、函数和null也都是对象,都继承自Object类。
  • 虽然Dart是强类型语言,但是显式变量类型声明是可选的,Dart支持类型推断。如果不想使用类型推断,可以用dynamic类型。
  • Dart支持泛型,List表示包含int类型的列表,List则表示包含任意类型的列表。
  • Dart支持顶层(top-level)函数和类成员函数,也支持嵌套函数和本地函数。
  • Dart支持顶层变量和类成员变量。
  • Dart没有public、protected和private这些关键字,使用下划线“_”开头的变量或者函数,表示只在库内可见。参考库和可见性。

DartVM的内存分配策略非常简单,创建对象时只需要在现有堆上移动指针,内存增长始终是线形的,省去了查找可用内存段的过程:

Dart中类似线程的概念叫做Isolate,每个Isolate之间是无法共享内存的,所以这种分配策略可以让Dart实现无锁的快速分配。

Dart的垃圾回收也采用了多生代算法,新生代在回收内存时采用了“半空间”算法,触发垃圾回收时Dart会将当前半空间中的“活跃”对象拷贝到备用空间,然后整体释放当前空间的所有内存:

整个过程中Dart只需要操作少量的“活跃”对象,大量的没有引用的“死亡”对象则被忽略,这种算法也非常适合Flutter框架中大量Widget重建的场景。

Flutter Framework

Flutter的框架部分完全使用Dart语言实现,并且有着清晰的分层架构。分层架构使得我们可以在调用Flutter提供的便捷开发功能(预定义的一套高质量Material控件)之外,还可以直接调用甚至修改每一层实现(因为整个框架都属于“用户空间”的代码),这给我们提供了最大程度的自定义能力。Framework底层是Flutter引擎,引擎主要负责图形绘制(Skia)、文字排版(libtxt)和提供Dart运行时,引擎全部使用C++实现,Framework层使我们可以用Dart语言调用引擎的强大能力。

分层架构

Framework的最底层叫做Foundation,其中定义的大都是非常基础的、提供给其他所有层使用的工具类和方法。绘制库(Painting)封装了Flutter Engine提供的绘制接口,主要是为了在绘制控件等固定样式的图形时提供更直观、更方便的接口,比如绘制缩放后的位图、绘制文本、插值生成阴影以及在盒子周围绘制边框等等。

Animation是动画相关的类,提供了类似Android系统的ValueAnimator的功能,并且提供了丰富的内置插值器。Gesture提供了手势识别相关的功能,包括触摸事件类定义和多种内置的手势识别器。GestureBinding类是Flutter中处理手势的抽象服务类,继承自BindingBase类。

Binding系列的类在Flutter中充当着类似于Android中的SystemService系列(ActivityManager、PackageManager)功能,每个Binding类都提供一个服务的单例对象,App最顶层的Binding会包含所有相关的Bingding抽象类。如果使用Flutter提供的控件进行开发,则需要使用WidgetsFlutterBinding,如果不使用Flutter提供的任何控件,而直接调用Render层,则需要使用RenderingFlutterBinding。

Flutter本身支持Android和iOS两个平台,除了性能和开发语言上的“native”化之外,它还提供了两套设计语言的控件实现Material & Cupertino,可以帮助App更好地在不同平台上提供原生的用户体验。

渲染库(Rendering)

Flutter的控件树在实际显示时会转换成对应的渲染对象(RenderObject)树来实现布局和绘制操作。一般情况下,我们只会在调试布局,或者需要使用自定义控件来实现某些特殊效果的时候,才需要考虑渲染对象树的细节。渲染库主要提供的功能类有:

abstract class RendererBinding extends BindingBase with ServicesBinding, SchedulerBinding, HitTestable { ... }
abstract class RenderObject extends AbstractNode with DiagnosticableTreeMixin implements HitTestTarget {
abstract class RenderBox extends RenderObject { ... }
class RenderParagraph extends RenderBox { ... }
class RenderImage extends RenderBox { ... }
class RenderFlex extends RenderBox with ContainerRenderObjectMixin<RenderBox, FlexParentData>,
                                        RenderBoxContainerDefaultsMixin<RenderBox, FlexParentData>,
                                        DebugOverflowIndicatorMixin { ... }

RendererBinding是渲染树和Flutter引擎的胶水层,负责管理帧重绘、窗口尺寸和渲染相关参数变化的监听。RenderObject渲染树中所有节点的基类,定义了布局、绘制和合成相关的接口。RenderBox和其三个常用的子类RenderParagraph、RenderImage、RenderFlex则是具体布局和绘制逻辑的实现类。

在Flutter界面渲染过程分为三个阶段:布局、绘制、合成,布局和绘制在Flutter框架中完成,合成则交由引擎负责:

控件树中的每个控件通过实现RenderObjectWidget#createRenderObject(BuildContext context) → RenderObject方法来创建对应的不同类型的RenderObject对象,组成渲染对象树。因为Flutter极大地简化了布局的逻辑,所以整个布局过程中只需要深度遍历一次:

渲染对象树中的每个对象都会在布局过程中接受父对象的Constraints参数,决定自己的大小,然后父对象就可以按照自己的逻辑决定各个子对象的位置,完成布局过程。

子对象不存储自己在容器中的位置,所以在它的位置发生改变时并不需要重新布局或者绘制。子对象的位置信息存储在它自己的parentData字段中,但是该字段由它的父对象负责维护,自身并不关心该字段的内容。同时也因为这种简单的布局逻辑,Flutter可以在某些节点设置布局边界(Relayout boundary),即当边界内的任何对象发生重新布局时,不会影响边界外的对象,反之亦然:

布局完成后,渲染对象树中的每个节点都有了明确的尺寸和位置,Flutter会把所有对象绘制到不同的图层上:

因为绘制节点时也是深度遍历,可以看到第二个节点在绘制它的背景和前景不得不绘制在不同的图层上,因为第四个节点切换了图层(因为“4”节点是一个需要独占一个图层的内容,比如视频),而第六个节点也一起绘制到了红色图层。这样会导致第二个节点的前景(也就是“5”)部分需要重绘时,和它在逻辑上毫不相干但是处于同一图层的第六个节点也必须重绘。为了避免这种情况,Flutter提供了另外一个“重绘边界”的概念:

在进入和走出重绘边界时,Flutter会强制切换新的图层,这样就可以避免边界内外的互相影响。典型的应用场景就是ScrollView,当滚动内容重绘时,一般情况下其他内容是不需要重绘的。虽然重绘边界可以在任何节点手动设置,但是一般不需要我们来实现,Flutter提供的控件默认会在需要设置的地方自动设置。

控件库(Widgets)

Flutter的控件库提供了非常丰富的控件,包括最基本的文本、图片、容器、输入框和动画等等。在Flutter中“一切皆是控件”,通过组合、嵌套不同类型的控件,就可以构建出任意功能、任意复杂度的界面。它包含的最主要的几个类有:

class WidgetsFlutterBinding extends BindingBase with GestureBinding, ServicesBinding, SchedulerBinding,
            PaintingBinding, RendererBinding, WidgetsBinding { ... }
abstract class Widget extends DiagnosticableTree { ... }
abstract class StatelessWidget extends Widget { ... }
abstract class StatefulWidget extends Widget { ... }
abstract class RenderObjectWidget extends Widget { ... }
abstract class Element extends DiagnosticableTree implements BuildContext { ... }
class StatelessElement extends ComponentElement { ... }
class StatefulElement extends ComponentElement { ... }
abstract class RenderObjectElement extends Element { ... }
...

基于Flutter控件系统开发的程序都需要使用WidgetsFlutterBinding,它是Flutter的控件框架和Flutter引擎的胶水层。Widget就是所有控件的基类,它本身所有的属性都是只读的。RenderObjectWidget所有的实现类则负责提供配置信息并创建具体的RenderObjectElement。Element是Flutter用来分离控件树和真正的渲染对象的中间层,控件用来描述对应的element属性,控件重建后可能会复用同一个element。RenderObjectElement持有真正负责布局、绘制和碰撞测试(hit test)的RenderObject对象。

StatelessWidget和StatefulWidget并不会直接影响RenderObject创建,只负责创建对应的RenderObjectWidgetStatelessElement和StatefulElement也是类似的功能。

它们之间的关系如下图:

如果控件的属性发生了变化(因为控件的属性是只读的,所以变化也就意味着重新创建了新的控件树),但是其树上每个节点的类型没有变化时,element树和render树可以完全重用原来的对象(因为element和render object的属性都是可变的):

但是,如果控件树种某个节点的类型发生了变化,则element树和render树中的对应节点也需要重新创建:

外卖全品类页面实践

在调研了Flutter的各项特性和实现原理之后,外卖计划灰度上线Flutter版的全品类页面。对于将Flutter页面作为App的一部分这种集成模式,官方并没有提供完善的支持,所以我们首先需要了解Flutter是如何编译、打包并且运行起来的。

Flutter App构建过程

最简单的Flutter工程至少包含两个文件:

运行Flutter程序时需要对应平台的宿主工程,在Android上Flutter通过自动创建一个Gradle项目来生成宿主,在项目目录下执行flutter create .,Flutter会创建ios和android两个目录,分别构建对应平台的宿主项目,Android目录内容如下:

此Gradle项目中只有一个app module,构建产物即是宿主APK。Flutter在本地运行时默认采用Debug模式,在项目目录执行flutter run即可安装到设备中并自动运行,Debug模式下Flutter使用JIT方式来执行Dart代码,所有的Dart代码都会打包到APK文件中assets目录下,由libflutter.so中提供的DartVM读取并执行:

kernel_blob.bin是Flutter引擎的底层接口和Dart语言基本功能部分代码:

third_party/dart/runtime/bin/*.dart
third_party/dart/runtime/lib/*.dart
third_party/dart/sdk/lib/_http/*.dart
third_party/dart/sdk/lib/async/*.dart
third_party/dart/sdk/lib/collection/*.dart
third_party/dart/sdk/lib/convert/*.dart
third_party/dart/sdk/lib/core/*.dart
third_party/dart/sdk/lib/developer/*.dart
third_party/dart/sdk/lib/html/*.dart
third_party/dart/sdk/lib/internal/*.dart
third_party/dart/sdk/lib/io/*.dart
third_party/dart/sdk/lib/isolate/*.dart
third_party/dart/sdk/lib/math/*.dart
third_party/dart/sdk/lib/mirrors/*.dart
third_party/dart/sdk/lib/profiler/*.dart
third_party/dart/sdk/lib/typed_data/*.dart
third_party/dart/sdk/lib/vmservice/*.dart
flutter/lib/ui/*.dart

platform.dill则是实现了页面逻辑的代码,也包括Flutter Framework和其他由pub依赖的库代码:

flutter_tutorial_2/lib/main.dart
flutter/packages/flutter/lib/src/widgets/*.dart
flutter/packages/flutter/lib/src/services/*.dart
flutter/packages/flutter/lib/src/semantics/*.dart
flutter/packages/flutter/lib/src/scheduler/*.dart
flutter/packages/flutter/lib/src/rendering/*.dart
flutter/packages/flutter/lib/src/physics/*.dart
flutter/packages/flutter/lib/src/painting/*.dart
flutter/packages/flutter/lib/src/gestures/*.dart
flutter/packages/flutter/lib/src/foundation/*.dart
flutter/packages/flutter/lib/src/animation/*.dart
.pub-cache/hosted/pub.flutter-io.cn/collection-1.14.6/lib/*.dart
.pub-cache/hosted/pub.flutter-io.cn/meta-1.1.5/lib/*.dart
.pub-cache/hosted/pub.flutter-io.cn/shared_preferences-0.4.2/*.dart

kernel_blob.bin和platform.dill都是由flutter_tools中的bundle.dart中调用KernelCompiler生成。

在Release模式(flutter run --release)下,Flutter会使用Dart的AOT运行模式,编译时将Dart代码转换成ARM指令:

kernel_blob.bin和platform.dill都不在打包后的APK中,取代其功能的是(isolate/vm)_snapshot_(data/instr)四个文件。snapshot文件由Flutter SDK中的flutter/bin/cache/artifacts/engine/android-arm-release/darwin-x64/gen_snapshot命令生成,vm_snapshot_*是Dart虚拟机运行所需要的数据和代码指令,isolate_snapshot_*则是每个isolate运行所需要的数据和代码指令。

Flutter App运行机制

Flutter构建出的APK在运行时会将所有assets目录下的资源文件解压到App私有文件目录中的flutter目录下,主要包括处理字符编码的icudtl.dat,还有Debug模式的kernel_blob.bin、platform.dill和Release模式下的4个snapshot文件。默认情况下Flutter在Application#onCreate时调用FlutterMain#startInitialization来启动解压任务,然后在FlutterActivityDelegate#onCreate中调用FlutterMain#ensureInitializationComplete来等待解压任务结束。

Flutter在Debug模式下使用JIT执行方式,主要是为了支持广受欢迎的热刷新功能:

触发热刷新时Flutter会检测发生改变的Dart文件,将其同步到App私有缓存目录下,DartVM加载并且修改对应的类或者方法,重建控件树后立即可以在设备上看到效果。

在Release模式下Flutter会直接将snapshot文件映射到内存中执行其中的指令:

在Release模式下,FlutterActivityDelegate#onCreate中调用FlutterMain#ensureInitializationComplete方法中会将AndroidManifest中设置的snapshot(没有设置则使用上面提到的默认值)文件名等运行参数设置到对应的C++同名类对象中,构造FlutterNativeView实例时调用nativeAttach来初始化DartVM,运行编译好的Dart代码。

打包Android Library

了解Flutter项目的构建和运行机制后,我们就可以按照其需求打包成AAR然后集成到现有原生App中了。首先在andorid/app/build.gradle中修改:

简单修改后我们就可以使用Android Studio或者Gradle命令行工具将Flutter代码打包到aar中了。Flutter运行时所需要的资源都会包含在aar中,将其发布到maven服务器或者本地maven仓库后,就可以在原生App项目中引用。

但这只是集成的第一步,为了让Flutter页面无缝衔接到外卖App中,我们需要做的还有很多。

图片资源复用

Flutter默认将所有的图片资源文件打包到assets目录下,但是我们并不是用Flutter开发全新的页面,图片资源原来都会按照Android的规范放在各个drawable目录,即使是全新的页面也会有很多图片资源复用的场景,所以在assets目录下新增图片资源并不合适。

Flutter官方并没有提供直接调用drawable目录下的图片资源的途径,毕竟drawable这类文件的处理会涉及大量的Android平台相关的逻辑(屏幕密度、系统版本、语言等等),assets目录文件的读取操作也在引擎内部使用C++实现,在Dart层面实现读取drawable文件的功能比较困难。Flutter在处理assets目录中的文件时也支持添加多倍率的图片资源,并能够在使用时自动选择,但是Flutter要求每个图片必须提供1x图,然后才会识别到对应的其他倍率目录下的图片:

flutter:
  assets:
    - images/cat.png
    - images/2x/cat.png
    - images/3.5x/cat.png
new Image.asset('images/cat.png');

这样配置后,才能正确地在不同分辨率的设备上使用对应密度的图片。但是为了减小APK包体积我们的位图资源一般只提供常用的2x分辨率,其他分辨率的设备会在运行时自动缩放到对应大小。针对这种特殊的情况,我们在不增加包体积的前提下,同样提供了和原生App一样的能力:

  1. 在调用Flutter页面之前将指定的图片资源按照设备屏幕密度缩放,并存储在App私有目录下。
  2. Flutter中使用时通过自定义的WMImage控件来加载,实际是通过转换成FileImage并自动设置scale为devicePixelRatio来加载。

这样就可以同时解决APK包大小和图片资源缺失1x图的问题。

Flutter和原生代码的通信

我们只用Flutter实现了一个页面,现有的大量逻辑都是用Java实现,在运行时会有许多场景必须使用原生应用中的逻辑和功能,例如网络请求,我们统一的网络库会在每个网络请求中添加许多通用参数,也会负责成功率等指标的监控,还有异常上报,我们需要在捕获到关键异常时将其堆栈和环境信息上报到服务器。这些功能不太可能立即使用Dart实现一套出来,所以我们需要使用Dart提供的Platform Channel功能来实现Dart→Java之间的互相调用。

以网络请求为例,我们在Dart中定义一个MethodChannel对象:

import 'dart:async';
import 'package:flutter/services.dart';
const MethodChannel _channel = const MethodChannel('com.sankuai.waimai/network');
Future<Map<String, dynamic>> post(String path, [Map<String, dynamic> form]) async {
  return _channel.invokeMethod("post", {'path': path, 'body': form}).then((result) {
    return new Map<String, dynamic>.from(result);
  }).catchError((_) => null);
}

然后在Java端实现相同名称的MethodChannel:

public class FlutterNetworkPlugin implements MethodChannel.MethodCallHandler {

    private static final String CHANNEL_NAME = "com.sankuai.waimai/network";

    @Override
    public void onMethodCall(MethodCall methodCall, final MethodChannel.Result result) {
        switch (methodCall.method) {
            case "post":
                RetrofitManager.performRequest(post((String) methodCall.argument("path"), (Map) methodCall.argument("body")),
                        new DefaultSubscriber<Map>() {
                            @Override
                            public void onError(Throwable e) {
                                result.error(e.getClass().getCanonicalName(), e.getMessage(), null);
                            }

                            @Override
                            public void onNext(Map stringBaseResponse) {
                                result.success(stringBaseResponse);
                            }
                        }, tag);
                break;

            default:
                result.notImplemented();
                break;
        }
    }
}

在Flutter页面中注册后,调用post方法就可以调用对应的Java实现:

loadData: (callback) async {
    Map<String, dynamic> data = await post("home/groups");
    if (data == null) {
      callback(false);
      return;
    }
    _data = AllCategoryResponse.fromJson(data);
    if (_data == null || _data.code != 0) {
      callback(false);
      return;
    }
    callback(true);
  }),

SO库兼容性

Flutter官方只提供了四种CPU架构的SO库:armeabi-v7a、arm64-v8a、x86和x86-64,其中x86系列只支持Debug模式,但是外卖使用的大量SDK都只提供了armeabi架构的库。

虽然我们可以通过修改引擎src根目录和third_party/dart目录下build/config/arm.gni,third_party/skia目录下的BUILD.gn等配置文件来编译出armeabi版本的Flutter引擎,但是实际上市面上绝大部分设备都已经支持armeabi-v7a,其提供的硬件加速浮点运算指令可以大大提高Flutter的运行速度,在灰度阶段我们可以主动屏蔽掉不支持armeabi-v7a的设备,直接使用armeabi-v7a版本的引擎。

做到这点我们首先需要修改Flutter提供的引擎,在Flutter安装目录下的bin/cache/artifacts/engine下有Flutter下载的所有平台的引擎:

我们只需要修改android-arm、android-arm-profile和android-arm-release下的flutter.jar,将其中的lib/armeabi-v7a/libflutter.so移动到lib/armeabi/libflutter.so即可:

cd $FLUTTER_ROOT/bin/cache/artifacts/engine
for arch in android-arm android-arm-profile android-arm-release; do
  pushd $arch
  cp flutter.jar flutter-armeabi-v7a.jar # 备份
  unzip flutter.jar lib/armeabi-v7a/libflutter.so
  mv lib/armeabi-v7a lib/armeabi
  zip -d flutter.jar lib/armeabi-v7a/libflutter.so
  zip flutter.jar lib/armeabi/libflutter.so
  popd
done

这样在打包后Flutter的SO库就会打到APK的lib/armeabi目录中。在运行时如果设备不支持armeabi-v7a可能会崩溃,所以我们需要主动识别并屏蔽掉这类设备,在Android上判断设备是否支持armeabi-v7a也很简单:

public static boolean isARMv7Compatible() {
    try {
        if (SDK_INT >= LOLLIPOP) {
            for (String abi : Build.SUPPORTED_32_BIT_ABIS) {
                if (abi.equals("armeabi-v7a")) {
                    return true;
                }
            }
        } else {
            if (CPU_ABI.equals("armeabi-v7a") || CPU_ABI.equals("arm64-v8a")) {
                return true;
            }
        }
    } catch (Throwable e) {
        L.wtf(e);
    }
    return false;
}

灰度和自动降级策略

Horn是一个美团内部的跨平台配置下发SDK,使用Horn可以很方便地指定灰度开关:

在条件配置页面定义一系列条件,然后在参数配置页面添加新的字段flutter即可:

因为在客户端做了ABI兜底策略,所以这里定义的ABI规则并没有启用。

Flutter目前仍然处于Beta阶段,灰度过程中难免发生崩溃现象,观察到崩溃后再针对机型或者设备ID来做降级虽然可以尽量降低影响,但是我们可以做到更迅速。外卖的Crash采集SDK同时也支持JNI Crash的收集,我们专门为Flutter注册了崩溃监听器,一旦采集到Flutter相关的JNI Crash就立即停止该设备的Flutter功能,启动Flutter之前会先判断FLUTTER_NATIVE_CRASH_FLAG文件是否存在,如果存在则表示该设备发生过Flutter相关的崩溃,很有可能是不兼容导致的问题,当前版本周期内在该设备上就不再使用Flutter功能。

除了崩溃以外,Flutter页面中的Dart代码也可能发生异常,例如服务器下发数据格式错误导致解析失败等等,Dart也提供了全局的异常捕获功能:

import 'package:wm_app/plugins/wm_metrics.dart';

void main() {
  runZoned(() => runApp(WaimaiApp()), onError: (Object obj, StackTrace stack) {
    uploadException("$obj\n$stack");
  });
}

这样我们就可以实现全方位的异常监控和完善的降级策略,最大程度减少灰度时可能对用户带来的影响。

分析崩溃堆栈和异常数据

Flutter的引擎部分全部使用C/C++实现,为了减少包大小,所有的SO库在发布时都会去除符号表信息。和其他的JNI崩溃堆栈一样,我们上报的堆栈信息中只能看到内存地址偏移量等信息:

*** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** ***
Build fingerprint: 'Rock/odin/odin:7.1.1/NMF26F/1527007828:user/dev-keys'
Revision: '0'
Author: collect by 'libunwind'
ABI: 'arm64-v8a'
pid: 28937, tid: 29314, name: 1.ui  >>> com.sankuai.meituan.takeoutnew <<<
signal 11 (SIGSEGV), code 1 (SEGV_MAPERR), fault addr 0x0

backtrace:
    r0 00000000  r1 ffffffff  r2 c0e7cb2c  r3 c15affcc
    r4 c15aff88  r5 c0e7cb2c  r6 c15aff90  r7 bf567800
    r8 c0e7cc58  r9 00000000  sl c15aff0c  fp 00000001
    ip 80000000  sp c0e7cb28  lr c11a03f9  pc c1254088  cpsr 200c0030
    #00 pc 002d7088  /data/app/com.sankuai.meituan.takeoutnew-1/lib/arm/libflutter.so
    #01 pc 002d5a23  /data/app/com.sankuai.meituan.takeoutnew-1/lib/arm/libflutter.so
    #02 pc 002d95b5  /data/app/com.sankuai.meituan.takeoutnew-1/lib/arm/libflutter.so
    #03 pc 002d9f33  /data/app/com.sankuai.meituan.takeoutnew-1/lib/arm/libflutter.so
    #04 pc 00068e6d  /data/app/com.sankuai.meituan.takeoutnew-1/lib/arm/libflutter.so
    #05 pc 00067da5  /data/app/com.sankuai.meituan.takeoutnew-1/lib/arm/libflutter.so
    #06 pc 00067d5f  /data/app/com.sankuai.meituan.takeoutnew-1/lib/arm/libflutter.so
    #07 pc 003b1877  /data/app/com.sankuai.meituan.takeoutnew-1/lib/arm/libflutter.so
    #08 pc 003b1db5  /data/app/com.sankuai.meituan.takeoutnew-1/lib/arm/libflutter.so
    #09 pc 0000241c  /data/data/com.sankuai.meituan.takeoutnew/app_flutter/vm_snapshot_instr

单纯这些信息很难定位问题,所以我们需要使用NDK提供的ndk-stack来解析出具体的代码位置:

ndk-stack -sym PATH [-dump PATH]
Symbolizes the stack trace from an Android native crash.
  -sym PATH   sets the root directory for symbols
  -dump PATH  sets the file containing the crash dump (default stdin)

如果使用了定制过的引擎,必须使用engine/src/out/android-release下编译出的libflutter.so文件。一般情况下我们使用的是官方版本的引擎,可以在flutter_infra页面直接下载带有符号表的SO文件,根据打包时使用的Flutter工具版本下载对应的文件即可。比如0.4.4 beta版本:

$ flutter --version # version命令可以看到Engine对应的版本 06afdfe54e
Flutter 0.4.4 • channel beta • https://github.com/flutter/flutter.git
Framework • revision f9bb4289e9 (5 weeks ago) • 2018-05-11 21:44:54 -0700
Engine • revision 06afdfe54e
Tools • Dart 2.0.0-dev.54.0.flutter-46ab040e58
$ cat flutter/bin/internal/engine.version # flutter安装目录下的engine.version文件也可以看到完整的版本信息 06afdfe54ebef9168a90ca00a6721c2d36e6aafa
06afdfe54ebef9168a90ca00a6721c2d36e6aafa

拿到引擎版本号后在https://console.cloud.google.com/storage/browser/flutter_infra/flutter/06afdfe54ebef9168a90ca00a6721c2d36e6aafa/ 看到该版本对应的所有构建产物,下载android-arm-release、android-arm64-release和android-x86目录下的symbols.zip,并存放到对应目录:

执行ndk-stack即可看到实际发生崩溃的代码和具体行数信息:

ndk-stack -sym flutter-production-syms/06afdfe54ebef9168a90ca00a6721c2d36e6aafa/armeabi-v7a -dump flutter_jni_crash.txt 
********** Crash dump: **********
Build fingerprint: 'Rock/odin/odin:7.1.1/NMF26F/1527007828:user/dev-keys'
pid: 28937, tid: 29314, name: 1.ui  >>> com.sankuai.meituan.takeoutnew <<<
signal 11 (SIGSEGV), code 1 (SEGV_MAPERR), fault addr 0x0
Stack frame #00 pc 002d7088  /data/app/com.sankuai.meituan.takeoutnew-1/lib/arm/libflutter.so: Routine minikin::WordBreaker::setText(unsigned short const*, unsigned int) at /b/build/slave/Linux_Engine/build/src/out/android_release/../../flutter/third_party/txt/src/minikin/WordBreaker.cpp:55
Stack frame #01 pc 002d5a23  /data/app/com.sankuai.meituan.takeoutnew-1/lib/arm/libflutter.so: Routine minikin::LineBreaker::setText() at /b/build/slave/Linux_Engine/build/src/out/android_release/../../flutter/third_party/txt/src/minikin/LineBreaker.cpp:74
Stack frame #02 pc 002d95b5  /data/app/com.sankuai.meituan.takeoutnew-1/lib/arm/libflutter.so: Routine txt::Paragraph::ComputeLineBreaks() at /b/build/slave/Linux_Engine/build/src/out/android_release/../../flutter/third_party/txt/src/txt/paragraph.cc:273
Stack frame #03 pc 002d9f33  /data/app/com.sankuai.meituan.takeoutnew-1/lib/arm/libflutter.so: Routine txt::Paragraph::Layout(double, bool) at /b/build/slave/Linux_Engine/build/src/out/android_release/../../flutter/third_party/txt/src/txt/paragraph.cc:428
Stack frame #04 pc 00068e6d  /data/app/com.sankuai.meituan.takeoutnew-1/lib/arm/libflutter.so: Routine blink::ParagraphImplTxt::layout(double) at /b/build/slave/Linux_Engine/build/src/out/android_release/../../flutter/lib/ui/text/paragraph_impl_txt.cc:54
Stack frame #05 pc 00067da5  /data/app/com.sankuai.meituan.takeoutnew-1/lib/arm/libflutter.so: Routine tonic::DartDispatcher<tonic::IndicesHolder<0u>, void (blink::Paragraph::*)(double)>::Dispatch(void (blink::Paragraph::*)(double)) at /b/build/slave/Linux_Engine/build/src/out/android_release/../../topaz/lib/tonic/dart_args.h:150
Stack frame #06 pc 00067d5f  /data/app/com.sankuai.meituan.takeoutnew-1/lib/arm/libflutter.so: Routine void tonic::DartCall<void (blink::Paragraph::*)(double)>(void (blink::Paragraph::*)(double), _Dart_NativeArguments*) at /b/build/slave/Linux_Engine/build/src/out/android_release/../../topaz/lib/tonic/dart_args.h:198
Stack frame #07 pc 003b1877  /data/app/com.sankuai.meituan.takeoutnew-1/lib/arm/libflutter.so: Routine dart::NativeEntry::AutoScopeNativeCallWrapperNoStackCheck(_Dart_NativeArguments*, void (*)(_Dart_NativeArguments*)) at /b/build/slave/Linux_Engine/build/src/out/android_release/../../third_party/dart/runtime/vm/native_entry.cc:198
Stack frame #08 pc 003b1db5  /data/app/com.sankuai.meituan.takeoutnew-1/lib/arm/libflutter.so: Routine dart::NativeEntry::LinkNativeCall(_Dart_NativeArguments*) at /b/build/slave/Linux_Engine/build/src/out/android_release/../../third_party/dart/runtime/vm/native_entry.cc:348
Stack frame #09 pc 0000241c  /data/data/com.sankuai.meituan.takeoutnew/app_flutter/vm_snapshot_instr

Dart异常则比较简单,默认情况下Dart代码在编译成机器码时并没有去除符号表信息,所以Dart的异常堆栈本身就可以标识真实发生异常的代码文件和行数信息:

FlutterException: type '_InternalLinkedHashMap<dynamic, dynamic>' is not a subtype of type 'num' in type cast
#0      _$CategoryGroupFromJson (package:wm_app/lib/all_category/model/category_model.g.dart:29)
#1      new CategoryGroup.fromJson (package:wm_app/all_category/model/category_model.dart:51)
#2      _$CategoryListDataFromJson.<anonymous closure> (package:wm_app/lib/all_category/model/category_model.g.dart:5)
#3      MappedListIterable.elementAt (dart:_internal/iterable.dart:414)
#4      ListIterable.toList (dart:_internal/iterable.dart:219)
#5      _$CategoryListDataFromJson (package:wm_app/lib/all_category/model/category_model.g.dart:6)
#6      new CategoryListData.fromJson (package:wm_app/all_category/model/category_model.dart:19)
#7      _$AllCategoryResponseFromJson (package:wm_app/lib/all_category/model/category_model.g.dart:19)
#8      new AllCategoryResponse.fromJson (package:wm_app/all_category/model/category_model.dart:29)
#9      AllCategoryPage.build.<anonymous closure> (package:wm_app/all_category/category_page.dart:46)
<asynchronous suspension>
#10     _WaimaiLoadingState.build (package:wm_app/all_category/widgets/progressive_loading_page.dart:51)
#11     StatefulElement.build (package:flutter/src/widgets/framework.dart:3730)
#12     ComponentElement.performRebuild (package:flutter/src/widgets/framework.dart:3642)
#13     Element.rebuild (package:flutter/src/widgets/framework.dart:3495)
#14     BuildOwner.buildScope (package:flutter/src/widgets/framework.dart:2242)
#15     _WidgetsFlutterBinding&BindingBase&GestureBinding&ServicesBinding&SchedulerBinding&PaintingBinding&RendererBinding&WidgetsBinding.drawFrame (package:flutter/src/widgets/binding.dart:626)
#16     _WidgetsFlutterBinding&BindingBase&GestureBinding&ServicesBinding&SchedulerBinding&PaintingBinding&RendererBinding._handlePersistentFrameCallback (package:flutter/src/rendering/binding.dart:208)
#17     _WidgetsFlutterBinding&BindingBase&GestureBinding&ServicesBinding&SchedulerBinding._invokeFrameCallback (package:flutter/src/scheduler/binding.dart:990)
#18     _WidgetsFlutterBinding&BindingBase&GestureBinding&ServicesBinding&SchedulerBinding.handleDrawFrame (package:flutter/src/scheduler/binding.dart:930)
#19     _WidgetsFlutterBinding&BindingBase&GestureBinding&ServicesBinding&SchedulerBinding._handleDrawFrame (package:flutter/src/scheduler/binding.dart:842)
#20     _rootRun (dart:async/zone.dart:1126)
#21     _CustomZone.run (dart:async/zone.dart:1023)
#22     _CustomZone.runGuarded (dart:async/zone.dart:925)
#23     _invoke (dart:ui/hooks.dart:122)
#24     _drawFrame (dart:ui/hooks.dart:109)

Flutter和原生性能对比

虽然使用原生实现(左)和Flutter实现(右)的全品类页面在实际使用过程中几乎分辨不出来:

但是我们还需要在性能方面有一个比较明确的数据对比。

我们最关心的两个页面性能指标就是页面加载时间和页面渲染速度。测试页面加载速度可以直接使用美团内部的Metrics性能测试工具,我们将页面Activity对象创建作为页面加载的开始时间,页面API数据返回作为页面加载结束时间。

从两个实现的页面分别启动400多次的数据中可以看到,原生实现(AllCategoryActivity)的加载时间中位数为210ms,Flutter实现(FlutterCategoryActivity)的加载时间中位数为231ms。考虑到目前我们还没有针对FlutterView做缓存和重用,FlutterView每次创建都需要初始化整个Flutter环境并加载相关代码,多出的20ms还在预期范围内:

因为Flutter的UI逻辑和绘制代码都不在主线程执行,Metrics原有的FPS功能无法统计到Flutter页面的真实情况,我们需要用特殊方法来对比两种实现的渲染效率。Android原生实现的界面渲染耗时使用系统提供的FrameMetrics接口进行监控:

public class AllCategoryActivity extends WmBaseActivity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.N) {
            getWindow().addOnFrameMetricsAvailableListener(new Window.OnFrameMetricsAvailableListener() {
                List<Integer> frameDurations = new ArrayList<>(100);
                @Override
                public void onFrameMetricsAvailable(Window window, FrameMetrics frameMetrics, int dropCountSinceLastInvocation) {
                    frameDurations.add((int) (frameMetrics.getMetric(TOTAL_DURATION) / 1000000));
                    if (frameDurations.size() == 100) {
                        getWindow().removeOnFrameMetricsAvailableListener(this);
                        L.w("AllCategory", Arrays.toString(frameDurations.toArray()));
                    }
                }
            }, new Handler(Looper.getMainLooper()));
        }
        super.onCreate(savedInstanceState);
        // ...
    }
}

Flutter在Framework层只能取到每帧中UI操作的CPU耗时,GPU操作在Flutter引擎内部实现,所以要修改引擎来监控完整的渲染耗时,在Flutter引擎目录下src/flutter/shell/common/rasterizer.cc文件中添加:

void Rasterizer::DoDraw(std::unique_ptr<flow::LayerTree> layer_tree) {
  if (!layer_tree || !surface_) {
    return;
  }

  if (DrawToSurface(*layer_tree)) {
    last_layer_tree_ = std::move(layer_tree);
#if defined(OS_ANDROID)
    if (compositor_context_->frame_count().count() == 101) {
      std::ostringstream os;
      os << "[";
      const std::vector<TimeDelta> &engine_laps = compositor_context_->engine_time().Laps();
      const std::vector<TimeDelta> &frame_laps = compositor_context_->frame_time().Laps();
      size_t i = 1;
      for (auto engine_iter = engine_laps.begin() + 1, frame_iter = frame_laps.begin() + 1;
           i < 101 && engine_iter != engine_laps.end(); i++, engine_iter++, frame_iter++) {
        os << (*engine_iter + *frame_iter).ToMilliseconds() << ",";
      }
      os << "]";
      __android_log_write(ANDROID_LOG_WARN, "AllCategory", os.str().c_str());
    }
#endif
  }
}

即可得到每帧绘制时真正消耗的时间。测试时我们将两种实现的页面分别打开100次,每次打开后执行两次滚动操作,使其绘制100帧,将这100帧的每帧耗时记录下来:

for (( i = 0; i < 100; i++ )); do
    openWMPage allcategory
    sleep 1
    adb shell input swipe 500 1000 500 300 900
    adb shell input swipe 500 1000 500 300 900
    adb shell input keyevent 4
done

将测试结果的100次启动中每帧耗时取平均値,得到每帧平均耗时情况(横坐标轴为帧序列,纵坐标轴为每帧耗时,单位为毫秒):

Android原生实现和Flutter版本都会在页面打开的前5帧超过16ms,刚打开页面时原生实现需要创建大量View,Flutter也需要创建大量Widget,后续帧中可以重用大部分控件和渲染节点(原生的RenderNode和Flutter的RenderObject),所以启动时的布局和渲染操作都是最耗时的。

10000帧(100次×100帧每次)中Android原生总平均値为10.21ms,Flutter总平均値为12.28ms,Android原生实现总丢帧数851帧8.51%,Flutter总丢帧987帧9.87%。在原生实现的触摸事件处理和过度绘制充分优化的前提下,Flutter完全可以媲美原生的性能。

总结

Flutter目前仍处于早期阶段,也还没有发布正式的Release版本,不过我们看到Flutter团队一直在为这一目标而努力。虽然Flutter的开发生态不如Android和iOS原生应用那么成熟,许多常用的复杂控件还需要自己实现,有的甚至会比较困难(比如官方尚未提供的ListView.scrollTo(index)功能),但是在高性能和跨平台方面Flutter在众多UI框架中还是有很大优势的。

开发Flutter应用只能使用Dart语言,Dart本身既有静态语言的特性,也支持动态语言的部分特性,对于Java和JavaScript开发者来说门槛都不高,3-5天可以快速上手,大约1-2周可以熟练掌握。

在开发全品类页面的Flutter版本时我们也深刻体会到了Dart语言的魅力,Dart的语言特性使得Flutter的界面构建过程也比Android原生的XML+JAVA更直观,代码量也从原来的900多行减少到500多行(排除掉引用的公共组件)。Flutter页面集成到App后APK体积至少会增加5.5MB,其中包括3.3MB的SO库文件和2.2MB的ICU数据文件,此外业务代码1300行编译产物的大小有2MB左右。

Flutter本身的特性适合追求iOS和Android跨平台的一致体验,追求高性能的UI交互效果的场景,不适合追求动态化部署的场景。Flutter在Android上已经可以实现动态化部署,但是由于Apple的限制,在iOS上实现动态化部署非常困难,Flutter团队也正在和Apple积极沟通。

于注解,相信大家都不陌生了,但是这种熟悉对于Android开发者来说,也就是仅仅是它认识你,你不认识它吧,因为,我们几乎都停留在用上了。像dagger2,像retrofit,像greenDao,他们都是满满的使用了注解,而我们只是停留在知其然缺不知其所以然的层面,那么我本次分享讲分成几批博客共享给大家一个体系的又不失针对Android平台需要的恰到好处的给大家整理真正需要掌握的知识体系。

注解

注解的定义

Java 注解用于为 Java 代码提供元数据。作为元数据,注解不直接影响你的代码执行,但也有一些类型的注解实际上可以用于这一目的。Java 注解是从 Java5 开始添加到 Java 的。

注解即标签

如果把代码想象成一个具有生命的个体,注解就是给这些代码的某些个体打标签

如何自定义注解

  • 注解通过 @interface关键字进行定义。
public @interface Test {
}

它的形式跟接口很类似,不过前面多了一个 @ 符号。上面的代码就创建了一个名字为 Test 的注解。

你可以简单理解为创建了一张名字为 Test的标签。

  • 使用注解
@Test
public class TestAnnotation {
}

创建一个类 TestAnnotation,然后在类定义的地方加上 @Test就可以用 Test注解这个类了

你可以简单理解为将 Test 这张标签贴到 TestAnnotation这个类上面。

元注解

元注解是可以注解到注解上的注解,或者说元注解是一种基本注解,但是它能够应用到其它的注解上面。

如果难于理解的话,你可以这样理解。元注解也是一张标签,但是它是一张特殊的标签,它的作用和目的就是给其他普通的标签进行解释说明的。

元标签有 @Retention、@Documented、@Target、@Inherited、@Repeatable 5 种。

  • @Retention
  • Retention 的英文意为保留期的意思。当 @Retention 应用到一个注解上的时候,它解释说明了这个注解的的存活时间。
  • 它的取值如下:
  1. RetentionPolicy.SOURCE 注解只在源码阶段保留,在编译器进行编译时它将被丢弃忽视。
  2. RetentionPolicy.CLASS 注解只被保留到编译进行的时候,它并不会被加载到 JVM 中。
  3. RetentionPolicy.RUNTIME 注解可以保留到程序运行的时候,它会被加载进入到 JVM 中,所以在程序运行时可以获取到它们
  • @Target
  • Target 是目标的意思,@Target 指定了注解运用的地方
  • 你可以这样理解,当一个注解被 @Target 注解时,这个注解就被限定了运用的场景。
  • 类比到标签,原本标签是你想张贴到哪个地方就到哪个地方,但是因为 @Target 的存在,它张贴的地方就非常具体了,比如只能张贴到方法上、类上、方法参数上等等。@Target 有下面的取值
  1. ElementType.ANNOTATION_TYPE 可以给一个注解进行注解
  2. ElementType.CONSTRUCTOR 可以给构造方法进行注解
  3. ElementType.FIELD 可以给属性进行注解
  4. ElementType.LOCAL_VARIABLE 可以给局部变量进行注解
  5. ElementType.METHOD 可以给方法进行注解
  6. ElementType.PACKAGE 可以给一个包进行注解
  7. ElementType.PARAMETER 可以给一个方法内的参数进行注解
  • @Documented
  • 顾名思义,这个元注解肯定是和文档有关。它的作用是能够将注解中的元素包含到 Javadoc 中去。ElementType.TYPE 可以给一个类型进行注解,比如类、接口、枚举
  • @Inherited
  • Inherited 是继承的意思,但是它并不是说注解本身可以继承,而是说如果一个超类被 @Inherited 注解过的注解进行注解的话,那么如果它的子类没有被任何注解应用的话,那么这个子类就继承了超类的注解。
  • @Repeatable
  • Repeatable 自然是可重复的意思。@Repeatable 是 Java 1.8 才加进来的,所以算是一个新的特性。
  • 什么样的注解会多次应用呢?通常是注解的值可以同时取多个。

注解的属性

注解的属性也叫做成员变量。注解只有成员变量,没有方法。

需要注意的是,在注解中定义属性时它的类型必须是 8 种基本数据类型外加 类、接口、注解及它们的数组

注解中属性可以有默认值,默认值需要用 default 关键值指定

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Test{
int id() default -1;
String msg() default "Hello";
}

上面代码定义了 TestAnnotation 这个注解中拥有 id 和 msg 两个属性。在使用的时候,我们应该给它们进行赋值。

赋值的方式是在注解的括号内以 value="" 形式,多个属性之前用 ,隔开

@Test(id=1,msg="hello annotation")
public class TestAnnotation {
}

注解的提取

注解与反射。

注解通过反射获取。首先可以通过 Class 对象的 isAnnotationPresent() 方法判断它是否应用了某个注解

public boolean isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass) {}

然后通过 getAnnotation() 方法来获取 Annotation 对象。

 public <A extends Annotation> A getAnnotation(Class<A> annotationClass) {}

或者是 getAnnotations() 方法。

public Annotation[] getAnnotations() {}

前一种方法返回指定类型的注解,后一种方法返回注解到这个元素上的所有注解。

如果获取到的 Annotation 如果不为 null,则就可以调用它们的属性方法了。比如

@Test()
public class TestDemo{
public static void main(String[] args) {
 boolean hasAnnotation = TestDemo.class.isAnnotationPresent(Test.class);
 if ( hasAnnotation ) {
 TestAnnotation testAnnotation = TestDemo.class.getAnnotation(Test.class);
 System.out.println("id:"+testAnnotation.id());
 System.out.println("msg:"+testAnnotation.msg());
 }
 }
}

注解的使用场景

  • 提供信息给编译器: 编译器可以利用注解来探测错误和警告信息
  • 编译阶段时的处理: 软件工具可以用来利用注解信息来生成代码、Html文档或者做其它相应处理。
  • 运行时的处理: 某些注解可以在程序运行的时候接受代码的提取
  • 值得注意的是,注解不是代码本身的一部分。

作为一个资历不浅的Android开发,这几年我面试过不少人。发现大多数面试者,虽然看起来工作努力,但他们表现出来的能力水平,却不足以通过面试,或拿不到期望的薪资。

在我看来,造成这种情况的原因,主要有这么两方面:

第一,“知其然不知其所以然”。做了几年技术,开发了一些业务应用,但没有思考过这些技术选择背后的逻辑。所以,我很难定位他们日后的成长潜力,也不会放心把有一定深度的任务交给他们。

第二,知识碎片化,不成系统。事实上,当面试者无法完整、清晰地描述自己所开发的系统或使用的相关技术时,面试官就会怀疑他是否具备解决复杂问题、设计复杂系统的能力。

所以,如果你平时只知道埋头苦干,或过于死磕某个实现细节,没有抬头审视过这些技术,那么在准备面试时,很有必要好好梳理一下 Android 知识体系,这样才能拿下满意的 Offer。

那么,作为Android 开发者,该怎样规划自己的学习路线,然后一步一个脚印的向中高级进阶呢?本篇文章根据自己的一些见解梳理一下。

Android开发初期之后怎么提升?怎么才能叫精通?方向在哪?

我发现好多人始终停留在两三年的水平上没有突破。

那么为什么很多人会一直停留在两三年的水平上,而后一直在重复以往的经验?

我认为最主要的一点就是主观能动性,或者说兴趣,如果你对Android开发没有太大的兴趣,那么还是尽早换方向吧。有了兴趣,然后就是要有一个比较正确的钻研路线,不要这也搞那也抓,最后什么都没精通又好像什么知道。

我觉得一个比较好的路线是,把日常开发常用的各种系统库,开源库,代码好好研究一遍,比如我用了butternife就要了解背后的apt,以及apt衍生出来的一系列库比如Hugo。当然这大部分情况是初级进阶的第一步。这个阶段应该是尽量很好的用技术完成业务需求。

第二个阶段,我觉得可以尝试去了解Android Framework比较细节的一些东西,比如activity启动流程,顺便分析清除Activity stack的管理,比如了解Android的资源加载机制,顺便了解aapt是如何打包Android资源的;又比如Java的类加载机制,这里配合资源的加载机制,很自然的就可以去了解Android的hotpatch机制,插件化的实现,开一些这方便的开源库或者自己撸一个也就自然而然。

第三个阶段,横向扩展,到这个阶段并不是说比第二个阶段更加高级了,而是对第二个阶段的一些补充,比如你是不是可以了解一下web开发,这样做hybrid开发的时候就会更顺手。是不是要了解一下这么火爆的ReactNative&Weex技术,甚至可以把他们的一些思想拿过来自己用,比如我司内部就有很多项目是用了JSCore和CssLayout来实现一些更轻量的动态化技术的。正如科学领域很多重大贡献都是在交叉学科领域出现的。技术上到了这个阶段甚至可以做到技术影响业务,技术驱动业务。

不要学得太杂太乱!学习Android开发只要记住这几点!

我也已经做了好几年开发了,还记得刚出来工作的时候觉得自己很牛逼,现在回想起来也蛮好笑的。懂的越多的时候你才会发现懂的越少。因为如果你的知识是一个圆,当你的圆越大时,圆外面的世界也就越大。

最近看到很多Android新手问Android学习路线,学习方法啊,如何入门啊,所以我以我的工作经验给大家总结一下,让大家少走弯路,提取一些工作中经常用到的技术。当然,说一千道一万,最重要的还是学以致用,把学过的知识融会贯通。

如何知道我需要学什么

相信大家在觉得迷茫的时候,经常会选择自暴自弃、或者完全按照自己的喜好去学习,这是有利有弊的,总体来说弊大于利。我一直认同一个观点,就是“你的认知比你的知识更加重要”,换句话说,也就是“你知道你需要去学什么,比你所学的知识更加重要”,如何知道自己缺乏什么,应该去学习哪些技能,这才是从思维上、思想上改变你对学习的态度!

如何知道自己应该具备哪些技能呢?或者说,我自己还缺乏哪些技能呢?

这个问题一直是困扰着很多人,解答这个问题其实很简单,这个问题的回答,往往离不开行业的最新动态:从下面培训机构的培训清单、招聘信息的招聘要求就可以看出来。下面先介绍如何从培训机构的培训清单开出行业的动态。

培训机构一直是互联网行业的风向标,培训机构的嗅觉是十分敏锐的,他们必须关注行业的最新技术方向、最新技术。所以,在一定程度上面,虽然我们大多数人都挺抵触培训机构,但是培训机构的培训清单可以作为我们学习的风向标、学习清单

例子1:(介绍一下往高级Android开发工程师进阶需要具备的哪些知识)

  • 架构师筑基必备技能:深入Java泛型+注解深入浅出+并发编程+数据传输与序列化+Java虚拟机原理+反射与类加载+动态代理+高效IO
  • Android高级UI与FrameWork源码:高级UI晋升+Framework内核解析+Android组件内核+数据持久化
  • 360°全方面性能调优:设计思想与代码质量优化+程序性能优化+开发效率优化
  • 解读开源框架设计思想:热修复设计+插件化框架解读+组件化框架设计+图片加载框架+网络访问框架设计+RXJava响应式编程框架设计+IOC架构设计+Android架构组件Jetpack
  • NDK模块开发:NDK基础知识体系+底层图片处理+音视频开发
  • 微信小程序:小程序介绍+UI开发+API操作+微信对接
  • Hybrid 开发与Flutter:Html5项目实战+Flutter进阶

其实这个培训清单我个人觉得是目前来说总结得比较好的Android进阶资料。基本涵盖了各种企业开发必备的新技术:RN、异步操作RXJava库、热修复、插件化、设计模式、性能优化等知识。这些其实都是我们学习的方向标,按照这些清单,自己去找各种资料学习。

其实对于Android基础的话,不外乎四大组件的基本使用、UI控件、布局的使用、版本控制工具、NDK基础等等。

当然随着Android技术的日新月异,Android开发对开发人员的基础知识的要求就更上一层楼了,比如说:动态权限管理、Kotlin基础、Gradle基础、AndroidStudio基本使用等等。

例子2:(从招聘信息上了解目前互联网大厂需要学习的一些热门技术)

我一直都强调要多看招聘信息,虽然我们不一定要找工作,但是按照企业的招聘要求,一定程度上也可以知道我们需要什么,并且同时可以知道,越高级的Android开发有什么更高的要求。

我们常见的招聘网站有:智联招聘、拉勾网、boss直聘等,这里大家手机上安装一个对应的APP,吃饭或者上班路上没事可以翻一翻。那么如何通过招聘信息获取我们需要什么呢?那么就需要我们仔细分析下面几份招聘信息。

大家第一时间关注的肯定是薪水问题,20K到50K,可以看到,这是一份相对来说比较高级Android开发工程师的招聘信息,根据上面的要求,其实我们可以知道更多。

一般人可能会觉得这是一份很普通的招聘要求,但是在我的角度来看,可以看出很多有用的信息,下面我带着大家来分析解读一下这份招聘要求吧。

1. Android底层的机制的熟悉,关于这个问题,其实在这里我并不想谈论太多,因为本系列文章的后续我会专门有一篇文章讲这个怎么去学习。一句话总结就是,熟悉Android底层机制,或者说Android源码,对上层应用的编程开发是有很多好处的,例如写出高可复用性、高效率、高质量的代码。其中,面试常问的源码分析有消息机制、四大组件、进程间通信、WMS、PMS等等。

2. 各种架构设计能力,这就需要大家多去学习设计模式、各种软件架构、设计思想上的东西,例如MVC、MVP、MVVM、重构、代码规范等等。

3. 在一般的互联网公司,网络通信是最重要的,因此我们就有必要掌握基本的Socket编程、各种网络请求框架,比如Retrofit2等等,进阶的话,就需要自己去研究分析这些框架的源码、自己动手用组件化的思想去封装这些框架,防止代码的侵入性等等。

4. 新技术的调研与学习,企业需要的是在尽量少的时间,开发出最优秀的产品,因此新技术是必不可少的。因此我们也需要保持不断学习充实自己的习惯。这里提到“研究新技术”,既然是研究,那么公司为了减少大家的学习成本,肯定是需要你将研究的成功通过文档的形式输出,以方便其他员工的快速上手,因此这里隐含了文档的输出能力。

5. 经验,关于这个也没有什么好说的,很多东西,如果你遇到过就有经验了,处理起来就比较快了。但是有一些难题你从来没有遇到过,那么难度就是无限大的,经验需要一点一滴地积累,多向大牛取经往往是实现弯道超车的最好办法

6. 成熟项目的工作经验,这是作为应聘者一个最有闪光点的地方,也是在校生校招的一个最有说服力的点。当然,除了在公司工作,也推荐大家去一些培训网站上面学习一些项目的实战视频教程,这也是一种快速学习的方法,但是学习完一定要加以总结,最好以文档、博客的方式进行输出,并保持分享,互相交流才能知道自己的错误、不足,才能获取更多技术,进步更加快。

7. 性能优化,这是面试常见的问题。性能优化跟一个APP的用户体验息息相关,很多公司都十分重视这方面的知识。

为什么高级程序员不必担心自己的技术过时?

程序员是吃青春饭的吗?等我们老了,技术过时了,公司有什么理由不裁掉我们,去雇一些既有活力、薪资要求又低的年轻人呢?这个老生常谈的问题困扰着诸多渐入中年的程序员。接下来讲解教你如何增强自己的核心竞争力,在知识飞速更新的行业中站稳脚跟,跨过“初级工程师”和“高级工程师”之间的鸿沟。

我认为开发者中有很多我们不太重视的软技能,这些软技能都有可能成倍地增加我们工作的影响力(作为个人贡献者和技术负责人)。这些软技能包括:

  • 代码审查礼节;
  • 如何优雅地遏制范围蔓延;
  • 如何向其他部门直观的方式解释高科技问题;
  • 如何在生产任务爆满和日以继夜的比赛中保持镇定自若等。

作为一名程序员 ,编码硬实力固然很重要,但是这些软技能也同样重要,这决定着你的核心竞争力的强弱。

高级开发者,会在工作中解决问题,而非制造问题。

他们减少压力。他们按时完成任务。他们知道如何编写经得起时间考验、可维护的代码。他们值得更高的工资。他们对项目的方向可以有准确的把控。他们可以发现当前流程中的缺陷,并使每个人都接受他们的想法以进行改进。他们可以指导应届毕业生。他们处事冷静,不会在周二与你的最大客户的电话会议上情绪崩溃、破口大骂。

Android学习的方向

学习一线大厂的各项技术:

大厂是我们的技术先驱,不仅仅是各种技术,还有很多令你大开眼界的使用方法,学习这些有利于自己竞争力的提高,深入理解后也可以提升你的学习效率。

现在竞争这么激烈,只有通过不断学习,提高自己,才能保持竞争力。

1.2020大厂面试高频知识点

  • 图片
  • 网络和安全机制
  • 数据库
  • 插件化、模块化、组件化、热修复、增量更新、Gradle
  • 架构设计和设计模式
  • 性能优化
  • Android Framework
  • Android优秀三方库源码

2.Jetpack架构组件从入门到精通

  • Android Jetpack - Navigation
  • Android Jetpack - Data Binding
  • Android Jetpack - ViewModel & LiveData
  • Android Jetpack - Room
  • Android Jetpack - Paging
  • Android Jetpack - WorkManger
  • Android Jetpack架构组件之Lifecycle
  • Android Jetpack Compose 最全上手指南

3.Framework精编内核解析

主要内容包含:

  • 深入解析Binder
  • 深入解析Handler
  • Dalvik VM 进程系统
  • 深入解析 WMS
  • PackagerManagerService

4.Kotlin强化实战(附Demo)

  • 第一章 Kotlin入门教程
  • 第二章 Kotlin 实战避坑指南
  • 第三章 项目实战《Kotlin Jetpack 实战》
    • 从一个膜拜大神的 Demo 开始
    • Kotlin 写 Gradle 脚本是一种什么体验?
    • Kotlin 编程的三重境界
    • Kotlin 高阶函数
    • Kotlin 泛型
    • Kotlin 扩展
    • Kotlin 委托
    • 协程“不为人知”的调试技巧
    • 图解协程:suspend

5.Android设计思想解读开源框架

  • 热修复
  • 插件化
  • 组件化框架设计
  • 图片加载框架
  • 网络请求框架
  • RXJava 响应式编程框架设计
  • IOC 架构设计
  • Android架构组件Jetpack

6.NDK模块开发

  • NDK 模块开发
  • JNI 模块
  • Native 开发工具
  • Linux 编程
  • 底层图片处理
  • 音视频开发
  • 机器学习

定期面试:

光学习了大厂的技术还不够,如何了解当下Android市场需要哪些技术呢?

定期的面试足以让你了解当下市场需要哪些技术,也更加容易确定自身的短板在哪,同时,也可以督促自己学习提升(小伙子,你了解的技术有点落伍了呀…)

万一拿到了高薪Offer,岂不是更赚?

《379页Android开发面试宝典》

多看大佬的学习笔记,学习大佬的设计思想:

只要是程序员,不管是Java还是Android,如果不去阅读源码,只看API文档,那就只是停留于皮毛,这对我们知识体系的建立和完备以及实战技术的提升都是不利的。

真正最能锻炼能力的便是直接去阅读源码,不仅限于阅读各大系统源码,还包括各种优秀的开源库。

《486页超全面Android开发相关源码精编解析》

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