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跨桌面端之组件化实践
移动开发 新闻
本文主要介绍了千牛PC跨端框架中,我们关于组件化部分的思考、方案选择、遇到的一些问题和解法。

背景介绍

windows千牛功能很丰富,mac千牛什么时候可以把能力对齐?

相信所有跨平台应用,都有遇到过这样的窘境。由于平台差异的复杂性,维护多端产品成本非常高,且常常存在多端体验不一致的问题。情况就是这样,而我们团队维护了pc千牛和pc旺旺2款跨端产品,在效能和体验的双重压力之下,搭建一个多端统一的pc应用跨平台开发框架势在必行。

本文主要介绍了千牛PC跨端框架中,我们关于组件化部分的思考、方案选择、遇到的一些问题和解法。

所谓框架,它既是一个“框子”,有一定的约束性,也是一个“架子”,有一定的支撑性。IT语境中的框架,特指为解决一个开放性问题而设计的具有一定约束性的支撑结构。在此结构上可以根据具体   问题扩展、安插更多的组成部分,从而更迅速和方便地构建完整的解决问题的方案。

为什么要做组件化?

跨端框架为什么选择做组件化?

框架本身一般不能直接解决某个具体问题,但为解决问题的相关组件提供了一些衔接、组合的基础能力。

框架的科学性、易用性,直接决定了研发效率和产品质量。

组件化是用来解决框架功能扩展、复用的一种非常合适的技术方案。

而用组件化模式设计的一个应用框架,一般具备以下特性:

  1. 极好的扩展性
  2. 极好的复用性
  3. 灵活度高,可以很方便组装或下线功能
  4. 修改功能,影响范围很小
  5. 非常适合团队分工协作

这些优点,每一项都是我们梦寐以求的,所以说组件化对我们几乎是必然选择。

组件化是什么?

组件化是指解耦复杂系统时将多个功能模块拆分、重组的过程,有多种属性、状态反映其内部特性。

举个例子,你要造一个汽车,但是发现汽车实在太复杂了,很难实现,于是:

  1. 你把汽车拆分成了底盘,发动机,变速箱,轮子等模块,定义好了他们各自的职责。
  2. 然后你找来小伙伴帮忙,先约定好了组件标准,再让每个人实现其中一个独立模块。
  3. 你还需要一个控制系统,能够让这些模块互相配合,协同工作。
  4. 由于大家都按照一个标准来开发,这些模块很容易被组装到一起,进行管理和控制。
  5. 这样,你们实现了一个汽车。

这里的一个功能模块,就是一个组件,用来控制组件协作运行的系统,就是组件框架。

组件框架需要解决的几个问题:

  1. 如何发现组件
  2. 如何管理组件的生命周期
  3. 如何组件间调用
  4. 提供的公共基础能力

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怎么选择组件化方案?

组件化的落地方案很多,我们怎么选择适合自己的技术方案?

业界的组件化方案很多,例如windows下的com组件,andriod下的ARouter组件,基于消息总线的ths组件,千牛自研的prg::com组件,还有一些基于rpc框架,更宽泛意义上组件化(微服务)。

在我看来,组件化方案没有最好的,只有相对合适的。根据业务场景,选择一个满足当前业务需要,又能适当照顾到未来发展需要,好用好维护的方案就可以。

这里提供一些组件化方案选型一些可参考的维度:

  1. 发现机制
  2. 通信机制
  3. 跨平台
  4. 跨编程语言
  5. 维护成本
  6. 研发效率
  7. 编译依赖
  8. 性能
  9. 稳定性

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在跨端千牛的场景下,我们的诉求优先级是:

  1. 首先必须是支持跨平台的,
  2. 其次是良好的可维护性,长期来看,可维护性对产品质量、效能和研发体验都影响深远。
  3. 然后是良好的性能和稳定性,
  4. 最后是较好的研发效能和研发体验。

这里我们主要对比了ths组件和prg::com组件方案:

  1. ths组件:ths方案类似于一个rpc调用框架,所有调用以消息的形式在总线上传递,其运行时隔离&有中心节点切面,但其接口可维护性较差,无法在编译期发现问题。ths方案更适合跨团队场景,或开放场景。
  2. prg::com组件:prg::com组件类似于微软的com组件,但它支持了跨平台,并对com接口调用方式进行了优化,调用方便。其接口的可维护性较佳,编译时就可以发现接口兼容性问题,性能也非常不错,十分适用于团队内部的组件化场景。

最终我们选用了自研的prg::com作为跨端框架组件化的技术方案,下面具体介绍一下这个方案。

跨端组件化实践

组件化方案,包含框架能力和组件约束两部分。

框架设计是否科学,组件约束下是否易开发、易使用、易维护,是组件化方案要考量的核心因素。

  1. 组件框架,提供了组件运行的基础能力,主要包括:组件发现机制组件生命管理组件间通信其他公共基础能力
  2. 组件约束,定义了组件开发时需要遵循的标准,其主要目的包括了:支持组件在prg框架上运行,例如组件都继承自prg::com对象,并需要完成I接口注册。支持组件跨平台,例如ui组件需要遵守mvp分层,在替换ui渲染层时,能确保做到业务逻辑多端一致。为了便于团队协作,例如文件结构、代码分层、命名规则等,使用相同范式去开发和使用组件。……

组件约束是根据组件的类型、具体使用场景等因素,分别进行定义的,不同组件的标准并不完全相同。

例如ui组件和非ui组件的标准就有很大的不同。

后面介绍下prg框架,及我们在各种场景下定义的组件约束条件。

▐  prg框架

  • 组件发现机制

prg框架利用模板技术,通过打包时扫描dll生成配置、加载dll时静态注册组件,实现了一套组件发现机制。

prg框架的组件发现机制,依赖于id注册,组件对外只暴露类id和I接口,实现了组件间完全去依赖。

先来看一下示意代码:

// 定义一个prg::com组件
class IxxxService;
DEFINE_IID(IxxxService, "{4E6A382D-1FDA-49C6-8521-E284DA7B71CC}")
DEFINE_CLSID(xxxService, "{D1A52645-7587-4885-ABFD-323BA62905F5}")

// 创建这个prg::com组件
scoped_refptr<IxxxService> spInterface;
prg::PrgCOMCreateInstance(c_uuidof(xxxService), spInterface);

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// implement(不对外暴露)
class CxxxService
: public prg::CPrgCOMRootObject<prg::CCOMThreadSafeRefPolicy>
, public IxxxService
{
public:
DECLARE_PRGCOM_RUNTIME(CxxxService, c_uuidof(xxxService), "xxxService", "xxxService", prg::GetDependsCLSID())

BEGIN_PRGCOM_MAP(CxxxService)
PRGCOM_INTERFACE_ENTRY(IxxxService)
END_PRGCOM_MAP()
}

IMPLEMENT_PRGCOM_RUNTIME(CxxxService);

它的实现原理是:

  1. 打包时,扫描目录下所有dll,遍历调用 GetPrgCOMFactory接口,生成组件配置xml。
  2. 创建对象时,通过xml配置,找到并load对应的dll。
  3. 加载dll时,会创建prg::CPrgCOMObjectRuntime<T>静态变量g_prgRuntime,并在构造时向PrgCOMFactory注册clsid到this的映射关系。
  4. 根据clsid,在PrgCOMFactory中找到对应的g_prgRuntime变量,调用CreateInstance静态方法,由于g_prgRuntime变量是带了T类型信息的,就可以创建出对应的T对象。

这里利用了c++模版技术和静态注册技术,巧妙地完成组件解耦,解决了依赖问题和跨模块调用问题。

  • 组件生命管理

prg组件支持无感跨模块创建、使用、释放对象,真正做到了一次开发,到处使用,开箱即用。

prg组件使用scoped_refptr引用计数管理内存,使用者不需要自行管理内存。

prg框架支持跨dll/dylib创建、使用、释放对象,对使用者来说dll/dylib是完全无感的,指定要创建的对象类型,接口类型,实例名称,就可以直接开始使用这个接口了,非常丝滑。

class IxxxService : public prg::IPrgCOMRefCounted
{
public:
base::event<void()> onDataChanged;
public:
virtual bool GetData(const std::string& data) = 0;
}

// 创建prg::com组件新实例
scoped_refptr<IxxxService> spInterface;
prg::PrgCOMCreateInstance(c_uuidof(xxxService), spInterface);

// 获取prg::com组件(没有则create,prg框架内部会保存一份引用)
scoped_refptr<IxxxService> spInterface;
prg::PrgCOMGetInstance(c_uuidof(xxxService), instanceName, spInterface);

// 判断prg::com组件实例是否存在
prg::PrgCOMHasInstance(c_uuidof(xxxService), instanceName, bhave);

// 删除prg::com组件实例
prg::PrgCOMDropInstance(c_uuidof(xxxService), instanceName);

我们一般会将组件获取封装成像下面这样的接口,对于使用者来说,调接口就像调用自己的代码一样方便。

/// 组件头文件
inline scoped_refptr<IxxxService> GetIxxxService()
{
scoped_refptr<IxxxService> spInterface;
prg::PrgCOMGetInstance(c_uuidof(UIAppGuideWidget), "", spInterface);
return spInterface;
}

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 其他组件直接调用接口
std::string data;
GetIxxxService()->GetData(data);
  • 组件间通信

prg组件的接口调用和事件订阅。

接口调用

prg组件接口调用与com组件类似,区别在于prg::com做了更好用的封装,可以直接get到I接口对象进行使用。(当然还是支持使用QueryInterface,可以通过QueryInterface获得不同类型的I接口)

class IxxxService : public prg::IPrgCOMRefCounted
{
public:
base::event<void()> onDataChanged;
public:
virtual bool GetData(const std::string& data) = 0;
}

// 获取组件
scoped_refptr<IxxxService> spInterface;
prg::PrgCOMGetInstance(c_uuidof(xxxService), instanceName, spInterface);
// 调用组件方法
spInterface->GetData(callback);

事件订阅

事件订阅派发,依赖base::event实现,是典型的观察者模式。当事件触发时,按照注册顺序挨个调用观察者的base::callback,可以非常容易的完成复杂流程串联。这里的event是实例级别的,配合prg的账号隔离能力,可以很好的解决多账号业务的事件派发问题。但目前base::event暂不支持按优先级注册派发。

class IxxxService : public prg::IPrgCOMRefCounted
{
public:
base::event<void()> onDataChanged;
public:
virtual bool GetData(const std::string& data) = 0;
}
// 获取组件
scoped_refptr<IxxxService> spInterface;
prg::PrgCOMGetInstance(c_uuidof(xxxService), instanceName, spInterface);

// 订阅组件事件
CBaseEventHelper::RegisterEvent(spInterface->onDataChanged, callback);

// 取消订阅组件事件
CBaseEventHelper::UnRegisterEvent(spInterface->onDataChanged);

▐  prg框架的组件约束

prg::com组件要遵循什么约束条件?

不同类型的组件,标准是不一样的,要说组件标准,首先要对组件进行分类。

以阿里旺旺应用为例,跨端旺旺包含的组件,大致可以分成以下几类:

框架层:

  1. ali系pc应用基础组件
  2. 平台相关基础组件

框架和基础组件,是阿里系pc应用基座,这些组件由prg框架内置,从而实现快速搭建pc跨端应用的能力。

应用层:

  1. 旺旺业务-非UI组
  2. 旺旺业务-UI组件

应用层组件,主要用来实现业务功能,这部分组件经常要进行扩展和修改,是我们要重点关注的。

应用层组件,根据其技术实现,又可以分成ui相关和ui无关两种,ui组件会相对更加复杂。

(ps:UI组件上采用pv分层,p层负责控制界面逻辑,使用纯c++实现,view层只负责绘制和操作输入,这样在最大程度复用代码,提高效率的同时,保证业务双端一致。我们的ui组件都遵从这个标准。我们选用了Qt作为跨端UI框架,我们发现,Qt并不能做到UI功能完全跨端,考虑到后续替换UI框架或适配新平台的可能性,我们把Qt的使用范围收敛在UI渲染部分,即view层。)

图片

prg组件通用标准

prg::com组件基本标准,所有的prg组件都遵守。

每个prg组件,都以…Service命名,以 I…Service接口的方式对外暴露,在C…Service里实现。

Service概念:Service即是prgcom组件,是客户端内的独立业务单元,是对独立业务能力的抽象。

接口:IxxxService(在biz/interface目录,IxxxService.h文件)

实现:CxxxService(在biz/xxx/service目录)

获取实例:GetxxxService()

使用方法:

  1. 所有prg组件对外提供服务的方式是统一的。
  2. 使用者可以通过GetxxxService()接口获取到prg组件实例,然后通过IxxxService提供接口和事件使用组件。
  3. 组件内部实现CxxxService不对外暴露。

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非UI组件标准

不包含ui界面的组件,平台差异影响较小,内部按业务需要设计,遵守prg组件基本标准即可。

  • UI组件标准

跨端ui组件的标准,主要包括了mvp分层,ui生命周期管理,以及各种场景下的多ui组合等。

ui组件依然遵从prg组件的通用标准,也支持prg组件的所有特性。

Service:是一个prgcom组件对象,外部使用ui组件时,直接操作service,就像使用非ui组件一样

UI:是界面整体,ui里包含presenter、view, 这里ui和view要区分清楚。

Presenter:是界面的逻辑对象,p层控制了所有业务逻辑,也控制view的输入输出

View:是界面的渲染对象,只负责界面渲染和用户操作输入

在prg框架下,A组件调用组件B的UI接口:

图片

ui组件的复杂性:

  1. 不同平台下的ui机制不相同,界面风格和操作习惯也不同,如何确保双端业务逻辑一致?
  2. ui对象的生命周期一般由ui框架内部管理,如何确保ui组件的生命周期管理不出问题?
  3. 如果一个组件里,包含多个ui怎么处理?多个ui之间并列关系怎么处理,嵌套关系又怎么处理?
  4. ui组件的场景太多,光标准定义就很复杂,如何在实际项目中落地实施?

mvp分层结构

为了更好的维护和复用ui组件,并满足跨端诉求,我们的ui组件都采用mvp模式进行开发。

ui组件除了遵从prgcom的标准之外,还需遵守额外的约束:

  1. 每个UI界面内部,分为p-v两层,其中p层负责逻辑控制,v层负责输入输出。
  2. 每个UI界面,开放一个IxxxUI接口,IxxxUI代表UI界面整体,内部只包含一个GetPresenter()方法。
  3. p层开放一个IxxxPresenter接口,外部调用IxxxPresenter提供的方法来操作这个UI界面。
  4. p层定义了v层需实现的输入输出接口IxxxUIDelegate,这个接口由v层代理实现,只在p层可见。
  5. v层只负责实现渲染和输入用户操作。

图片

这种设计的好处,主要在于:

  1. 所有的逻辑由p定义和控制,p层由c++实现,可以实现跨多端,mac和windows统一。
  2. view被收敛在内部,仅实现了输入输出接口,非常轻量。view相关的对象(如QT对象)不会扩散。
  3. 替换view简单,只需重新实现UIDelegate接口。
  4. 可以通过实现UIDelegate接口的mock,在p层做单元测试。

生命周期管理

ui组件的生命周期比一般组件复杂,因为ui组件有一部分对象的生命周期是ui框架来管理的。

买旺跨端框架,ui选型是Qt框架,ui对象生命周期由Qt内核管理,而组件生命周期是prg内核管理。

当创建ui对象后,组件保存了ui对象的指针,以便和ui对象做业务交互,但ui对象的生命周期是qt内部管理的。

因此,需要建立一种机制,当Qt销毁ui对象的时候,需要通知到我们的组件这个ui对象已经被销毁了。

创建和调用流程:

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销毁流程:

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各种UI界面的处理

单个UI界面

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多个平级UI界面

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父子UI界面

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多层UI界面嵌套下的接口调用

由于嵌套层级太多,每一层都要开接口传递,会带来大量工作量,因此提供泛化接口传递的解决方案。

可参考案例IAliwangwangChatBase.h的实现,完成接口传递。

图片

组件代码自动生成

跨平台、标准化、低耦合,往往意味着编码更加繁琐,也意味着难以落地。

举个例子,假如我在组件A要去操作组件B,显示一个对话框,我需要写的代码有:

  1. IxxBService 组件接口
  2. CxxBService 组件实现
  3. IxxBPresenter P层接口
  4. CxxBPresenter p层实现
  5. IxxBPresenter::IxxBViewDelegate p层定义的ViewDelegate接口
  6. CxxBView view层实现

要在6个对象里写代码,这简直就是一个灾难!!!但是考虑到长期的可维护性、跨平台,又必须这么做。

于是,我们开发了一个代码生成工具,根据上面各种情况下的ui关系,可以从模板自动生成组件代码。

由于篇幅限制,这里不具体展开。

▐  产生的效果

这套跨端组件化方案,已在跨端千牛/跨端旺旺产品中落地,目前双产品三端已经发布上线。

(目前win千牛功能 > 跨端千牛,跨端千牛的win版本尚未发布,敬请期待)

  1. 双端完全一致的使用体验,完全复用相同业务逻辑代码。
  2. 双端开发成本天然降低一半。
  3. 适合团队协作,组件分拆,协同开发的效率高。
  4. 组件间完全解耦,可维护性大大增强。一次开发,到处使用,简单方便。
  5. 可用工具自动生成组件代码,只需关注业务逻辑,效率高,风格一致。
  6. 集成了大量集团基础能力,沉淀了pc跨端应用组件化框架,提供快速搭建阿里系pc应用能力。

再回到我们选择这个方案时的目标,

  1. 首先是支持跨平台,
  2. 其次是可维护性、扩展性,长期来看,可维护性对产品质量、效能和研发体验都影响深远。
  3. 然后是良好的性能和稳定性,
  4. 最后是较好的研发效能和研发体验。

目前来看,prg组件框架在前3点上表现出色,在第4点研发体验上,由于跨多端的严苛要求,ui组件分层较多,开发略显繁琐,我们通过自研组件代码生成工具,缓解了这一问题。

总的来说,prg组件跨端框架可以在未来的3-5年里,很好的支撑起千牛/旺旺,甚至其他阿里系pc应用的业务。

跨端组件框架的演进思考

▐  技术基础能力完善

框架基础能力,例如支持事件订阅优先级、支持组件链路/性能监控、增加基础能力组件等。

ui组件单元测试能力,ui组件都是pv结构的,ui逻辑都在p层,用简单的uidelegate即可串联ui逻辑,实现ui单元测试。

研发效能和研发体验,完善代码模板和自动化工具 ,实现接口级别代码自动生成/补全,进一步提升研发效率和研发体验。

▐  业务上可能的尝试

走向业务的组件化

组件化不光是技术概念,也是业务概念。复用带来了低成本和一致性,解耦则带来了业务的灵活性。

组件在技术上的灵活复用,能带来的是业务上的灵活组合,快速尝试。

例如旺旺系的IM能力,它可以是独立的阿里旺旺产品,也可以集成到千牛里。组件就是积木,更多从业务角度去思考,提供更多更好用的积木,业务就能快速搭建出一个新大楼。

  • 共享、共建pc组件库

组件化不局限于团队内,大家一起共享、共建的pc业务组件库,才是更大程度发挥出组件化的价值。

希望pc业务越来越好!

团队介绍

我们是大淘宝技术部行业与商家技术跨终端技术团队,业务上负责为千万级商家打造最高效的一站式工作台千牛,为淘宝上亿商家和消费者提供稳定高效的端到端消息IM服务;技术上深耕C++跨终端及PC桌面端技术(Windows&Mac),为商家,消费者提供稳定,可靠,高效的客户端产品。


责任编辑:张燕妮 来源: 大淘宝技术
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