小程序技术方案探讨

2017-9-19

微信小程序上线大半年,大部分技术原理也有文章介绍了,本文尝试从需求出发探讨微信小程序技术方案的来源,以及最近公测的支付宝小程序技术方案的考量。

微信小程序

微信小程序的需求是让第三方开发者可以接入,可以使用微信的提供的接口去开发应用嵌入在微信里。对于这个需求,最简单的实现方案是:让外部开发者开发纯H5应用,在微信的 H5 容器里打开,容器提供微信 native 接口,就行了。在有小程序之前,已经有很多这样的业务接入,像京东购物,钱包里的各种友商大众点评/滴滴出行等,都可以认为是一个“小程序”,内嵌在微信里,能调用微信 native 接口,是不是沿着这种模式下去,把相应的接口开放给第三方,再提供个入口就行了?

实际上这种简单的方案不能满足需求,在产品上微信小程序有另外两个很重要的需求:

  1. 管控。作为一个平台必须对接入的应用有管控能力,必须能尽量精确控制应用的内容和类型,毕竟若出现非法应用平台是要承担责任的,H5 的方式太过自由,开发者可以随时改变整个应用的内容,平台难以检测到这些改变,无法管控。另外H5开发质量参差不齐,平台也无法管控,这对于一向有洁癖的微信来说无法接受。
  2. 体验。作为一个“小程序”需要让体验接近原生,而上述像京东购物这些普通 H5 页面的体验不太行,包括启动速度/页面切换流畅度都有问题,跟原生体验没法比。

所有小程序的技术方案都是为了这两个需求服务。

管控

为了满足管控的需求,技术上微信做了两个事情:小程序框架和分离JS运行环境。

框架/DSL

H5太自由,首先要做的就是限制它的自由,怎样限制?自然是做个框架套住,让开发者只能按框架的规则去开发。那应该使用怎样的框架?

在 PC SNS 时代,Facebook 做开放平台时有类似的场景,为了第三方开发者能在 Facebook 平台上开发,同时又能限制住开发者的权限,Facebook 要求开发者使用自定义的一套 DSL(FBML)去开发,而这个 DSL 能怎么写,最终能转成什么,如何执行,都是平台说了算,同时也可以很方便做代码扫描和审查。

小程序正好能借鉴这样的设计思路,界面不使用 HTML 开发,而是自定义一套 DSL,这样就可以很容易配合审核/代码扫描/域名限制等系列措施去做管控,这就是小程序这一套框架的来源。这套框架通过 wxml 去描述界面,wxss 描述样式,js 去处理逻辑和数据,再通过工具一系列处理把这些转为 HTML/CSS/JS 显示在 webview 上,并处理界面交互和数据更新。

这样用一套框架去限制开发方式,再造一层 DSL,除了管控外还有一个好处,就是容易进行针对性优化,DSL 最终转成什么,最终如何执行渲染都由框架决定,上层不感知,可以做成由 webview 渲染,有条件也可以用类似RN的方案自己实现渲染层。

JS 环境

通过框架限定开发方式后,管控上还有个问题,就是如何限制应用端类JS语言调用dom API?小程序跑在 webview 上,渲染时必然要通过 JS 操作 dom,如果小程序框架和应用 JS 代码都有权限操作 dom,应用可能会通过各种方式在上线后绕过检查,注入 JS 调用 dom 接口去修改页面结构和内容,变成跟审核时不一样的应用。怎样能限制应用的 JS 调用 dom 的权限?微信想了个比较创新的解决方案,就是:JS 运行环境与浏览器分离,运行在单独的 JS 引擎上。

脱离了浏览器,JS 自然没有 dom 的调用权限,任何跟 webview 界面相关的 API 都无法拿到。而小程序框架核心JS运行在webview上,可以自由操作dom,通过小程序框架定义的机制,应用端通过 wxml/wxss 定义固定的渲染样式,JS 端只管数据绑定,数据可以通过 native 桥梁从 JS 引擎传递到 webview,JS端无法做任何渲染相关的操作,可以对渲染的内容有完整的管控权。

独立的 JS 运行环境除了满足管控需求外,也额外带来一些好处和一些坏处,好处在于:

  1. 多个页面可以共享一个 JS 运行环境,数据可以很方便地共享,整个小程序生命周期里共享同一个上下文,更接近 APP 的开发体验。
  2. JS 与页面渲染分离并行执行,不会出现 JS 执行时卡住页面渲染的情况,提升渲染性能。

坏处在于:

  1. 多了数据序列化传输的开销,数据需要从 JS 传到 webview 给视图层渲染,需要序列化为字符串格式再进行传输。
  2. iOS 上 WKWebview 的 JS 引擎比 JavaScriptCore 多了 JIT 优化,执行速度快很多倍,小程序的 JS 运行在 JavaScriptCore 上无法享受到这个优化。

由于管控需求过于刚需,这个方案带来坏处可以接受。

体验

小程序最主要的两个技术点 — 框架和JS运行分离 都是源自管控需求,而体验上的需求就是由各种细致的性能优化组成了,很多文章也分析过,这里简单说下,包括:

  1. 离线包:整个小程序打包下发,不需要打开每个页面都去请求,减少第二次打开时间以及页面切换时间。
  2. 预加载:预加载多一个wkwebview放后台,用户打开小程序时省去初始化wkwebview时间。另外对于一个小程序内的页面切换,得益于框架的设计,可以做到预渲染模板,切换时再填充数据,加快渲染速度。
  3. 缓存:退出小程序后不会立即销毁,会在后台继续跑5分钟,在这期间用户切回小程序时速度快。
  4. 视觉:小程序首次加载通过loading和动画的方式过渡,拒绝白屏,给人一种快的感觉,同时提升了小程序的标识度。

剩下的就是围绕小程序这个平台的周边建设了,像组件,native接口,IDE,后台管理,版本管理,权限控制等基础支持。

支付宝小程序

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分类:技术文章
评论

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2017年9月19日 13:32

大学里可以开设一门微信小程序开发的课程,入手简单,实用性强

2017年9月22日 10:17

楼上的建议不错,不过依然不太可能。
强大如诺基亚的塞班的生命周期不过短短10年,现在互联网的发展速度太快,谁也不知道下一个微信何时出现,大学哪怕现在开出课程,也可能四年后无人问津。