一種基于Android混合開發(fā)模式的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

馬壯+陳年飛+史夢安+王志勃

摘要摘要：Hybrid混合開發(fā)模式利用Android/IOS Native UIWebView作為底層，采用本地編碼與遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行通信，采用HTML、CSS、JavaScript等富客戶端技術(shù)對顯示層進(jìn)行處理。該模式具有較為優(yōu)秀的跨平臺性、快速的軟件更新、媲美Native代碼的運(yùn)行效率，在降低開發(fā)成本的同時(shí)保證了較好的用戶體驗(yàn)，兼具Native APP和Web APP的優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)基于Android混合開發(fā)模式的軟件架構(gòu)，同時(shí)利用Android線程間通信技術(shù)以及工廠設(shè)計(jì)模式對架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，提高移動(dòng)應(yīng)用程序的開發(fā)效率。

關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：Android；WebView；Hybrid混合開發(fā)；設(shè)計(jì)模式；軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

DOIDOI：10.11907/rjdk.162691

中圖分類號：TP319文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號文章編號：16727800（2017）001009304

引言

隨著移動(dòng)互聯(lián)的興起及移動(dòng)設(shè)備計(jì)算能力的提升，各種移動(dòng)應(yīng)用程序?qū)映霾桓F，快速的業(yè)務(wù)擴(kuò)展要求必須提升開發(fā)效率。Android和IOS 原生開發(fā)的成本和效率很難取得實(shí)質(zhì)性突破，且Native APP可移植性較差，不同平臺需各自維護(hù)UI以保證用戶體驗(yàn)的一致性。Web APP雖擁有超強(qiáng)的跨平臺性，但受網(wǎng)絡(luò)限制無法調(diào)用系統(tǒng)級API等問題一直沒有較好的解決方案。因此，Hybrid混合APP應(yīng)運(yùn)而生[1]。

不同于Native APP針對特定平臺的開發(fā)，Hybrid APP 表面上是一個(gè)Native APP，實(shí)際上顯示的是存儲在本地的Web App。Hybrid APP底層依賴于Native提供2.4ICE客戶端開發(fā)

在實(shí)現(xiàn)服務(wù)器程序框架的基礎(chǔ)上，即可實(shí)現(xiàn)多種功能的服務(wù)器程序。而客戶端不需要考慮服務(wù)器端程序的編程語言及運(yùn)行平臺，只需通過調(diào)用Servant，即可與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，并使用服務(wù)器上提供的服務(wù)。

ICE客戶端在建立連接時(shí)是通過繼承 Ice：：Application 類并重載 virtual int run（int， char*[]）方法完成的，然后通過間接代理來調(diào)用服務(wù)器端相關(guān)操作?？蛻舳舜a流程為：使用Servant名稱和適配器地址建立代理，代理轉(zhuǎn)換為繼承類的Servant的過程，操作完畢，釋放相關(guān)資源。3結(jié)語

ICE中間件技術(shù)簡單、高效，因此自誕生以來發(fā)展迅速。相對于國外已經(jīng)出現(xiàn)較多關(guān)于ICE的學(xué)術(shù)探討和應(yīng)用研究，國內(nèi)對ICE的研究及其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用都還處于起步階段。本文采用ICE中間件技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)通信框架，探討體系結(jié)構(gòu)并搭建框架，為基于ICE中間件的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)提供參考。利用此架構(gòu)單獨(dú)開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)的通信框架，以后ICE版本的升級或通信代碼的改變對整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的影響都比較小。服務(wù)器和客戶端無需考慮通信帶來的復(fù)雜性，可以專注于具體業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)。

Hybrid開發(fā)模式作為一種跨語言開發(fā)模式，開發(fā)應(yīng)圍繞通訊層展開。在Android平臺中，WebView組件為Android提供了無需依賴瀏覽器即可加載Web頁面的功能[3]，并提供JS、Java相互通訊的接口。WebView使用addJavaScriptInterfaceAPI在HTML中注入本地Java對象，使得JS腳本可調(diào)用本地Java對象，Java使用loadUrlAPI加載本地頁面資源或執(zhí)行JS腳本[4]。

系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，在主線程（UI線程）的onCreate中初始化WebView組件；通過loadUrlAPI加載本地HTML資源繪制界面，并使用addJavaScriptIntfaceAPI為當(dāng)前HTML的JS腳本注入本地Java對象；WebView在解析JS腳本時(shí)會過濾該關(guān)鍵字作為對象進(jìn)行處理；當(dāng)腳本執(zhí)行到注入的Java對象時(shí)，WebView會自動(dòng)調(diào)用該Java對象相應(yīng)的方法。邏輯處理完成后，使用 loadUrlAPI加載HTML資源或執(zhí)行JS腳本。

但難以直接使用Hybrid技術(shù)開發(fā)。JS與Java之間的交互零散分布在整個(gè)系統(tǒng)中，資源分散不成體系；功能界限模糊，可擴(kuò)展性差；系統(tǒng)耦合度高，開發(fā)效率低[5]。對此，可以設(shè)計(jì)一套基于Android的混合開發(fā)模式的軟件架構(gòu)。

2基于Hybrid開發(fā)模式的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1WebView擴(kuò)展

為簡化調(diào)用，提高方法靈活性，對WebView進(jìn)行擴(kuò)展。定義SWebView繼承WebView，定義loadAssets（）方法包裝LoadUrl（）以加載本地HTML資源，參數(shù)為html文件名。定義execJS（）方法包裝LoadUrl（）以執(zhí)行JS腳本，參數(shù)為JS函數(shù)名和JS參數(shù)。定義addJSInterface（）方法包裝addJavaScriptInterface（）以加載本地Java對象，參數(shù)為對象和注入的對象名。SWebView類如圖3所示。

為整合JS、Java零散交互資源，提高系統(tǒng)可擴(kuò)展性、降低耦合，可將顯示層抽象為“窗口”對象（BaseFrame）。加載HTML頁面的兩個(gè)參數(shù)：本地資源路徑和注入的Java對象名不足以更新視圖，比如執(zhí)行JS腳本和頁面返回邏輯。只能直接調(diào)用WebView的方法更新視圖或關(guān)閉線程，提升模塊耦合度。在處理頁面返回邏輯時(shí)，系統(tǒng)中可以打開很多個(gè)頁面，有返回上一頁和退出程序兩種情況，只有一個(gè)WebView容器。由于WebView的生命周期限制，需在BaseFrame中記錄當(dāng)前BaseFrame以支持goBack（）處理。

由于WebView自始至終只有一個(gè)且運(yùn)行在主線程中，頁面切換所變更的只是HTML資源和注入的本地Java對象?？梢越Y(jié)合裝飾設(shè)計(jì)模式[6]，在BaseFrame中包裹SWebView對象、Context上下文環(huán)境和自身實(shí)例，使BaseFrame可以最大限度的復(fù)用共有資源（如圖4）。

BaseFrame定義3個(gè)帶參構(gòu)造方法，以靈活裝載“窗口”對象資源。在BaseFrame中封裝方法，調(diào)用自身SWebView的方法，使“窗口”視圖更新操作都由BaseFrame自身執(zhí)行，有效降低耦合。定義setVisible（）調(diào)用SWebView的loadUrl（）和addJSInterface（），在加載HTML資源的同時(shí)注入Java本地對象并記錄當(dāng)前BaseFrame。定義execJS（）轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)用SWebView的execJS（）。具體類圖如圖5所示。

3架構(gòu)使用

系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，在MainActivity的onCreate（）方法中初始化WebView相關(guān)設(shè)置，并使用4個(gè)參數(shù)的構(gòu)造方法（Html，SWebView，Context，jsObjectName）實(shí)例化LoginFrame登錄頁，調(diào)用LoginFrame.setVisible（）方法更新視圖。此時(shí)Login頁面的JS腳本中觸發(fā)LoginFrame.login_native（）方法后，WebView會自動(dòng)調(diào)用Java中LoginFrame對象的login_native（）方法。判斷登錄成功后，使用4個(gè)參數(shù)的構(gòu)造方法實(shí)例化MainFrame主界面（SWebView和Context與LoginFrame相同），同時(shí)調(diào)用MainFrame.setVisible（）方法更新視圖，便可使用MainFrame.execJS（）在主界面執(zhí)行JS腳本或者直接執(zhí)行g(shù)oBack（）退出系統(tǒng)。使用流程如圖6所示。

使用BaseFrame描述“窗口”對象，使頁面資源模塊化，功能內(nèi)聚，降低耦合度， 開發(fā)者無需專注于資源整合，可以更專注于業(yè)務(wù)開發(fā)。

3.1改進(jìn)框架

在Android4.4版本之后，WebView所有方法必須在同一線程中調(diào)用。而Android在MainActivity的onCreate方法中初始化WebView，WebView屬于主線程。當(dāng)JS腳本調(diào)用Java方法時(shí)，被調(diào)用的Java方法在子線程中執(zhí)行，此時(shí) Java方法調(diào)用主線程WebView的方法會顯示“WebView方法在不同線程中調(diào)用”的異常，可能會引發(fā)應(yīng)用程序崩潰（見圖7）。

為此需要將WebView的所有方法同步調(diào)用，可使用Handler進(jìn)行線程間通訊。將Handler初始化在主線程中，它與子線程可通過Message對象來傳遞數(shù)據(jù)。Handler接受子線程sendMessage（）方法傳入的Message對象（內(nèi)含數(shù)據(jù)），將這些消息放入主線程的消息隊(duì)列，配合主線程更新UI。Handler通訊如圖8所示。

子線程Java中獲取主線程的Handler后，使用Handler.sendMessage（）方法向主線程Handler發(fā)送消息。主線程WebView中重寫Handler消息隊(duì)列的處理方法，給WebView的每個(gè)方法都構(gòu)建相應(yīng)的Handler調(diào)用方法，允許Handler接收到消息就轉(zhuǎn)發(fā)，調(diào)用相應(yīng)的WebView方法。但其缺陷也是顯而易見的：調(diào)用一個(gè)WebView的方法就要單獨(dú)構(gòu)建一個(gè)Handler進(jìn)行處理，代碼冗余度和耦合度較高，可擴(kuò)展性不強(qiáng)。

3.2使用“工廠”設(shè)計(jì)模式對Handler進(jìn)行改進(jìn)

為降低使用Handler通訊導(dǎo)致的高冗余度、高耦合度，基于“工廠”設(shè)計(jì)模式[7]結(jié)合Java反射技術(shù)，對Handler通訊進(jìn)一步優(yōu)化。在SWebView的Handler的消息處理方法中建立Method對象反射工廠。傳入方法名、參數(shù)類型列表和參數(shù)即可自動(dòng)生成相應(yīng)的Method對象進(jìn)行調(diào)用[8]，如圖9所示。

Java通過sendMessage（）向主線程Handler消息隊(duì)列發(fā)送需要調(diào)用的方法名、參數(shù)類型列表和具體參數(shù)。Handler不直接調(diào)用WebView的方法，由Method反射工廠生成Method對象進(jìn)行調(diào)用，如圖10所示。

基于Handler Method反射工廠的通訊模式，可有效降低模塊耦合度和減少代碼冗余，提高功能內(nèi)聚，增強(qiáng)可擴(kuò)展性和兼容性。最終系統(tǒng)架構(gòu)如圖11所示。

系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)在主線程的onCreate方法中初始化WebView設(shè)置，實(shí)例化首頁的BaseFrame實(shí)現(xiàn)類。傳入當(dāng)前的WebView、Context、資源地址以及需注入的Java對象名后，APP首頁即可完成繪制，在首頁HTML的JS腳本中可隨意調(diào)用已注入的Java對象， Java對象在子線程中處理業(yè)務(wù)邏輯后，調(diào)用BaseFrame相關(guān)方法，無需在不同線程操作WebView，即可完成JS與Java的交互閉環(huán)。

4結(jié)語

采用Android的Hybrid混合開發(fā)模式框架，基于裝飾設(shè)計(jì)模式從顯示層抽象設(shè)計(jì)BaseFrame，擁有較好的可擴(kuò)展性和兼容性，有效降低了模塊間的耦合度，提高了模塊的健壯性和功能內(nèi)聚性。使用Handler消息機(jī)制，解決Android4.4版本后關(guān)于WebView在不同線程調(diào)用引發(fā)異常問題。結(jié)合“工廠”設(shè)計(jì)模式和Java反射技術(shù)，建立Method對象反射工廠，保證框架良好的兼容性。經(jīng)實(shí)際項(xiàng)目驗(yàn)證，本框架具有較高的擴(kuò)展性及穩(wěn)定性，為Android開發(fā)者提供了一個(gè)較好的Hybrid混合APP開發(fā)框架。

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責(zé)任編輯（責(zé)任編輯：陳福時(shí)）