滴滴 iOS 动态化方案 DynamicCocoa 的诞生与起航

更新时间:2016-12-19 14:05:33 点击次数:2216次

滴滴出行客户端 App 架构团队在对 React Native、Weex 进行调研尝试后发现并不适用于滴滴现有业务,由此自研了 iOS 动态化方案——DynamicCocoa,在这篇文章中,作者详细分享了它的背景以及具体功能实现。

方案诞生

动态化一直是 App 开发梦寐以求的能力,而在 iOS 环境下,Apple 禁止了在 Main Bundle 外加载和执行的自己的动态库,所以像 Android 一样下发原生代码的方案被堵死。

后来像 React Native、Weex 这样的基于 Web 标准的跨端方案出现,各大公司都有对其进行尝试,但对于滴滴现状,也许并不适合:

所以我们思考,能不能做一套保持 iOS 原生技术栈、不重写代码就神奇的拥有动态化能力的方案呢?

于是,我们设计和实现了一个具有里程碑意义的 iOS 专属动态化方案:DynamicCocoa

DynamicCocoa 初识

DynamicCocoa 可以让现有的 Objective-C 代码转换生成中间代码(JS),下发后动态执行,相比其他动态化方案,优势在于:

不论是动态化还是 HotPatch,我们都能让开发者“Write Cocoa, Run Dynamically”。

语法支持

DynamicCocoa 能支持绝大部分日常使用的 Objective-C / C 语法,挑几个特殊的:

举个例子,你可以放心的使用下面的写法,并能被正确的动态执行:

资源支持

一个功能模块,除了代码外,资源也是必不可少的,DynamicCocoa 的动态 bundle 支持:

对于习惯于使用 IB 来开发 UI 的人来说,这将是一个很好的开发体验。

工具链支持

我们使用 Ruby 开发了一套命令行工具( 类比为 xcodebuild ),大幅简化了配置开发环境、OC 代码转换、资源处理、打包的复杂度,它可以:

对于开发者来说,就像 pod 命令一样,所有操作都可以通过这个命令完成。

动态插件开发流程

首先 App 中需要集成 DynamicCocoa Engine SDK,用来执行下发的 bundle 开发到发布的流程如下图所示:

当然,DynamicCocoa 只提供命令行工具和 Engine SDK,可以完成本地打包、运行和测试,而线上发布后台、服务端、CDN 等需要自行解决。

在滴滴内部,我们构建了开发、Review、线上回归测试、灰度、发布、回滚、统计的闭环系统,以服务的形式给内部接入。

HotPatch 过程

HotPatch 本质上是方法粒度上的动态化,所以在整个框架搭建起来后,HotPatch 也不难实现,使用 DynamicCocoa 做热修复的大优势是开发者依然只对源码负责,修改完 bug 后,打个 patch 包,修复成功后把源码改动直接 push 到代码仓库就行了。

假设我们发现了下面的 bug:

然后在 Native 进行修复并自测:

自测完成后,在这个方法后面添加一个神奇的 Annotation

使用命令行工具在 patch 模式下进行打包,就能把所有标记了的 method 提取出来,分别转换成 JS 表示,打到一起进行发布。

除了修改一个方法外,patch 模式还支持:

后,开发者可以安心的把修改后的代码(甚至可以保留 Annotation)git push,完成热修复工作。

打开黑箱

就像 Objective-C 是由 Clang 编译器和 Objective-C Runtime 共同实现一样,DynamicCocoa 也是由对应的两部分构成:

我们知道,Clang-LLVM 的标准编译流程是从源代码经过预处理、词法解析、语法解析生成语法树,CodeGen 生成 LLVM-IR,进入编译器后端进行优化和汇编,终生成目标文件 (Mach-O)。

而我们既希望 Clang 帮助完成源码处理的步骤,又希望生成结果是 JS 表示形式,于是在 Clang 生成抽象语法树(AST)后,我们进行接管,实现了一个 OC2JS CodeGen,遍历各个特定语法节点输出 JS 表示:

由于转换器和 Clang 前端标准编译流程相同,所以只要 native 代码能 build,转换器就能 build,这也是 DynamicCocoa 能让动态包和 native 保持严格一致的先决条件。

注:转换器是基于 Clang 开发的独立命令行工具,它的使用并不会对原有的 Xcode 工程产生任何影响。

另一部分是要集成进 App 的 DynamicCocoa SDK,它的职责是为 JS 中间代码提供 Runtime 环境,实现 OC-JS 的互调引擎,能够加载动态 bundle,提供便捷的 API,整体架构如下:

其中一些有趣的点:

DynamicCocoa 带来的改变

DynamicCocoa 动态化技术给 App 开发带来了很大的想象空间:

相比跨端方案,也带来了一个新思路:iOS 和 Android 都保留 Native 开发模式,用各自的方式将 Native 代码直接动态化,保持各平台的差异性。

Q&A

与 JSPatch 有什么区别?

两者思路上都是实现 JS 和 OC 的互调:DynamicCocoa 的重点是动态化能力,优势在于完全不用写 JS 和更多的语法特性支持;对于 HotPatch 来说 JSPatch 是更加小巧、轻量的解决方案。

这套框架在滴滴 App 有上线使用么?

有,在滴滴 App 已经上线并使用了好几个版本,如滴滴小巴、专车接送机都有过 10k 级别的动态化模块上线。

动态包运行的性能是否有很大下降?

动态 JS 代码的运行要经过频繁的 JSCore 和 OC 间的切换,性能相比 Native 必定会有损耗,但经过优化,现在已经达到了无感知的程度:在我们的实际使用中,若不在页面上添加特定标志,开发者和 QA 都无法分辨出当前页面运行的是 native 还是动态包… 后续会有详细的性能分析和大家分享。

动态包大小如何?

与资源大小和 Native 源码量有很大关系,不考虑资源的情况下,量级大概在 10000 行代码 100KB 的动态包。

是否支持多线程?

现在简单的支持 GCD 来处理多线程,可以使用 dispatch_async 将一个 block 放到另一个 queue 中执行。

如何定位动态包的 Crash?


动态 JS 代码运行在 JSCore 中,并没有直接获取调用栈的方式,我们提供了 stack trace 功能,将近调用栈中每个 JS 到 OC / C 的互调都记录下来,在发生 Crash 时便可以取出来作为附加信息随 Crash 日志上报给统计平台,方便问题的定位。

会不会过不了苹果审核?

市面上很多动态化、HotPatch 方案都基于 JS 的下发,运行在原生 JSCore 上,相信只要不在审核期间下发动态功能,Apple 是不太会拒绝的。

有没有可能支持 Swift 直接动态化?

相比 OC,Swift 的动态化和 HotPatch 更加有难度,但我们已经有了可行的方案,是可以做到的,只是对于当前滴滴的现状(绝大多数都在用 OC 开发),紧急程度并不高,后面再考虑支持。

是否有开源计划?

有,我们正在积极的准备相关事项,于 2017 年初考虑开源。



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