小程序底层框架实现原理解析

2017-04-06coding学院王跃腾讯课堂

导语：作为一名前端开发，如果你还停留在应用开发层面，那你就OUT了，快来跟我一起探讨下小程序框架本身底层实现的一些技术细节吧，既能帮助我们理解整个小程序的运行机制，方便应用开发疑难杂症处理，也可以作为装逼神技~

一、概述

小程序就是基于当前的WEB规范实现的一种程序，运行在微信里面，既然是基于WEB规范，那自然离不开HTML,CSS和JS，虽然微信官方给出了不一样的名称：WXML,WXSS，但本质上还是在整个WEB体系之下构建的。

WXML vs HTML，大家想到了什么？XML有没有，HTML和WXML都是XML的一套子集，只是HTML有完整和通用的文档类型定义（DTD），WXML相对简单，仅仅是微信自定义的少量标签。

WXSS vs CSS，大家可以理解为就是CSS，只是自动做了缩减和兼容处理，比如长度单位使用rpx，支持import导入。

实现逻辑部分的JS还是通用的ES规范，并没有什么不同，并且runtime还是Webview（IOS WKWEBVIEW, ANDROID X5）

开发工具

微信web开发者工具（集成编辑，调试，预览和发布）

编辑功能比较弱，大家可以自行使用熟练的编辑器，我个人不太习惯，我还是使用webstorm开发，但是调试必须在微信的编辑器，这个编辑器自动监听了文件的修改，每次修改后保存会自动刷新，进入指定的首页。

建议大家使用双显示器模式开发，一般是编辑，一般用于调试，效率会提高不少。

大家猜下这个编辑器是用什么实现的？

项目结构

官方demo目录结构和实际道聚城小程序的目录结构如下：

规定项目结构

一个入口文件：app.js

一个全局样式：app.wxss

一个全局配置：app.json

页面：pages下，每个页面再按文件夹划分，每个页面4个文件

视图：wxml，wxss

逻辑：js，json（页面配置，不是必须）

注：pages里面还可以再根据模块划分子目录，孙子目录，只需要在app.json里注册时填写路径就行

以上是必须的文件和目录，而实际中我们会增加别的目录，如lib，comm和utils等等目录，如道聚城小程序的目录结构

打包发布

开发完成后，我们就可以通过这里可视化的按钮，点击直接打包上传发布，审核通过后用户就可以搜索到了。

我们看到下面有几个关于打包的选项，怎么实现的呢？

这就涉及到这个编辑器的实现原理和方式了，它本身也是基于WEB技术体系实现的，nwjs+react，nwjs是什么：简单是说就是node+webkit，node提供给我们本地api能力，而webkit提供给我们web能力，两者结合就能让我们使用JS+HTML实现本地应用程序。

既然有nodejs，那上面的打包选项里的功能就好实现了。

ES6转ES5：引入babel-core的node包

CSS补全：引入postcss和autoprefixer的node包（postcss和autoprefixer的原理看这里）

代码压缩：引入uglifyjs的node包

坑：前期写的时候，使用了大量ES6的语法，在开发工具和IOS里都没发现问题，提交审核，提示有bug，特意提示是android机器，结果拿android机测试，果然有问题，最后定位问题，就是ES6语法导致的，在android上使用的x5内核，对ES6的支持不好，要兼容的话，要么使用ES5的语法或者引入babel-polyfill兼容库。

打包后的结构

小程序打包后的结构如下，开发模式下的很多文件都被打包了，具体怎么拿到上线后的正式包和怎么解压。

所有的小程序基本都最后都被打成上面的结构

1、WAService.js  框架JS库，提供逻辑层基础的API能力

2、WAWebview.js 框架JS库，提供视图层基础的API能力

3、WAConsole.js 框架JS库，控制台

4、app-config.js 小程序完整的配置，包含我们通过app.json里的所有配置，综合了默认配置型

5、app-service.js 我们自己的JS代码，全部打包到这个文件

6、page-frame.html 小程序视图的模板文件，所有的页面都使用此加载渲染，且所有的WXML都拆解为JS实现打包到这里

7、pages 所有的页面，这个不是我们之前的wxml文件了，主要是处理WXSS转换，使用js插入到header区域

二、小程序架构

微信小程序的框架包含两部分View视图层、App Service逻辑层，View层用来渲染页面结构，AppService层用来逻辑处理、数据请求、接口调用，它们在两个进程（两个Webview）里运行。

视图层和逻辑层通过系统层的JSBridage进行通信，逻辑层把数据变化通知到视图层，触发视图层页面更新，视图层把触发的事件通知到逻辑层进行业务处理。

小程序启动时会从CDN下载小程序的完整包，一般是数字命名的,如：_-2082693788_4.wxapkg

三、技术实现

小程序的UI视图和逻辑处理是用多个webview实现的，逻辑处理的JS代码全部加载到一个Webview里面，称之为AppService，整个小程序只有一个，并且整个生命周期常驻内存，而所有的视图（wxml和wxss）都是单独的Webview来承载，称之为AppView。所以一个小程序打开至少就会有2个webview进程，正式因为每个视图都是一个独立的webview进程，考虑到性能消耗，小程序不允许打开超过5个层级的页面，当然同是也是为了体验更好。

AppService

可以理解为也是一个页面，只是主要功能是负责逻辑处理部分的执行，底层提供一个WAService.js的文件来提供各种api接口，主要是以下几个部分：

消息通信封装为WeixinJSBridge（开发环境为window.postMessage, IOS下为WKWebview的window.webkit.messageHandlers.invokeHandler.postMessage，android下用WeixinJSCore.invokeHandler）

1、日志组件Reporter封装

2、wx对象下面的api方法

3、全局的App,Page,getApp,getCurrentPages等全局方法

4、还有就是对AMD模块规范的实现

然后整个页面就是加载一堆JS文件，包括小程序配置config，上面的WAService.js（调试模式下有asdebug.js），剩下就是我们自己写的全部的js文件，一次性都加载（这里跟单页应用一样，一次加载，保证视图切换的流程性）只是实现方式在开发模式和微信环境下不太一样。

在开发环境下

1、页面模板：app.nw/app/dist/weapp/tpl/appserviceTpl.js

2、配置信息，是直接写入一个js变量，__wxConfig，如下图：

3、 其它文件，如下图：

线上环境

而在上线后是应用部分会打包为2个文件，名称app-config.json和app-service.js，然后微信会打开webview去加载。线上部分应该是微信自身提供了相应的模板文件，在压缩包里没有找到。

1、WAService.js（底层支持）

2、app-config.json（应用配置）

3、app-service.js（应用逻辑）

大家可能在想微信官方放出来的文档里说的是运行在JavaScriptCore里面的，不是webview，这个后面再分析！

AppView

这里可以理解为h5的页面，提供UI渲染，底层提供一个WAWebview.js来提供底层的功能,具体如下：

线上环境：

模板文件：根目录page-frame.html

WAWebview.js ：根目录  WAWebview.js

每次都是直接加载page-frame.html，然后把指定的page merge到这个模板文件里实现页面渲染。

实际上，这里的View不像html一样，就是纯粹的标签渲染UI，这里还是有相应的JS处理逻辑的，只是主要是UI部分的逻辑，比如：小程序的组件就是有template和js组合而成的，像我们使用navigator标签，实际在跳转的时候，还是使用wx.redirectTo实现的。

Service和View通信

使用消息publish和subscribe机制实现两个Webview之间的通信，实现方式就是统一封装一个WeixinJSBridge对象，而不同的环境封装的接口不一样，具体实现的技术如下：

windows（开发环境）

通过window.postMessage实现（使用chrome扩展的接口注入一个contentScript.js，它封装了postMessage方法，实现webview之间的通信，并且也它通过chrome.runtime.connect方式，也提供了直接操作chrome native原生方法的接口）

发送消息：window.postMessage(data, ‘*’);，// data里指定 webviewID

接收消息：window.addEventListener(‘message’, messageHandler); // 消息处理并分发，同样支持调用nwjs的原生能力

在contentScript里面看到一句话，证实了appservice也是通过一个webview实现的，实现原理上跟view一样，只是处理的业务逻辑不一样

'webframe' === b ? postMessageToWebPage(a) : 'appservice' === b && postMessageToWebPage(a)

IOS

通过 WKWebview的window.webkit.messageHandlers.NAME.postMessage实现

微信navite代码里实现了两个handler消息处理器

invokeHandler: 调用原生能力

publishHandler：消息分发

android

通过WeixinJSCore.invokeHanlder实现，这个WeixinJSCore是微信提供给JS调用的接口（native实现）

invokeHandler: 调用原生能力

publishHandler: 消息分发

四、组件实现

在WAWebview.js里有个对象叫exparser，它完整的实现小程序里的组件，看具体的实现方式，思路上跟w3c的web components规范神似，但是具体实现上是不一样的，我们使用的所有组件，都会被提前注册好，在Webview里渲染的时候进行替换组装。

exparser有个核心方法：

regiisterBehavior: 注册组件的一些基础行为，供组件继承

registerElement：注册组件，跟我们交互接口主要是属性和事件

组件触发事件（带上webviewID），调用WeixinJSBridge的接口，publish到native，然后native再分发到AppService层指定webviewID的Page注册事件处理方法

五、总结

技术原理：小程序底层还是基于Webview来实现的，并没有发明创造新技术，但它提供了桌面端集成工具还是比较有创意和诚意的，毕竟PC和移动端实现还不太一样。大大提升了开发效率

基础框架：整个框架体系，比较清晰和简单，基于Web规范，保证现有技能价值的最大化，只需了解框架规范即可使用已有Web技术进行开发，

MSSM：对逻辑和UI进行了完全隔离，这个跟当前流行的react，agular，vue有本质的区别，小程序逻辑和UI完全运行在2个独立的Webview里面，而后面这几个框架还是运行在一个webview里面的，如果你想，还是可以直接操作dom对象，进行ui渲染的

组件机制：引入组件化机制，但是不完全基于组件开发，跟vue一样大部分UI还是模板化渲染，这也是vue相对react更容易上手的原因，前端天生就更适合用模板机制渲染UI（效率最高），而引入组件机制能更好的规范开发模式，也更方便升级，但是目前还不能自定义组件。

多种节制：不能同时打开超过5个窗口，打包文件不能大于1M，dom对象不能大于16000个等，这些都是为了保证更好的体验。

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