得到 Hybrid 架构的演进之路

得到 APP 是一个三年多的产品，最初采用纯 Native 的方式开发，在 18 年初，我们开始了 Hybyid 开发技术方案的探索和实践， 目前得到 APP 共包含了 ReactNative 和 Webview 两套 Hybrid 方案。本文从时间维度上，重点回顾一下 Webview Hybrid 方案在得到 APP 从 0 到 1 的过程，也希望我们的经历可以给一些想落地 Hybrid 方案的团队一点启发。

Author: jiangqiang

1. 背景和动机

得到是一个重运营场景的产品，APP 内大部分的功能都会有分享功能。18 年初时，开发一个功能，基本需要三端三个人。部分业务使用了内嵌 Webview 、类浏览器式的方案，虽然满足了跨端，但体验较差。所以最初的目的是希望有一套跨平台方案，一套代码可以三端执行，并且有较好的体验，这是当时 Hybrid 的架构图：

除了 Webview，当时较为流行的跨平台方案主要是 ReactNative、Weex，对比了两个方案，Weex 较为接近我们团队的技术栈，而 RN 当时社区较为成熟，最终我们认为社区更重要一些，所以选择了 RN。

在 RN 调研阶段，我们发现 RN 虽然支持三端和动态更新，但是需要配套的基础设施才可以实现其动态更新的能力，因此我们需要一个离线资源的管理系统，能够动态更新客户端内部的 RN 文件，而我们在思考和设计这个离线资源管理系统时，发现同样的思路可以应用于 Webview，我们可以把前端代码打成离线包，通过离线资源管理系统进行更新，而 Weview 在启动过程中，仅需要访问数据 API 而不需要下载 HTML/JS/CSS 等，也算是变相的增加了离线能力。

因此，我们制定了最初的 Roadmap：

1. 先开发离线资源管理系统；
2. 完成之后接入 Web 离线包，因为 Web 离线包开发成本较低，可以快速的改善现有项目的体验，快速收益；
3. 最后在进行 RN 的开发和接入；

2. 离线资源包管理系统-Seeder

做一个技术驱动的项目就像是做一个产品，需要先梳理清楚需求、使用场景等，再想思考技术架构和实现细节。我们首先为项目起了个名字，叫 Seeder。（为什么起这个名字，其实没什么意义，主要是内部没有其他系统叫 Seeder。。。）

2.1. 目标

通过梳理，我们认为 Seeder 需要达成以下目标：

1. 可以动态更新资源；
2. 可以支持非最新版客户端进行更新；
3. 支持增量更新；
4. 支持多频道发布；

2.2. 技术选型和架构

明确目标后，我们要做技术选型和架构，在技术选型上，我们使用团队熟悉的 Nodejs+Mongodb 组合，架构图如下：

服务端包含 Seeder 和 CDN 两部分，CDN 部分主要是用来承接资源包的下载。Seeder 则拆分为 Updater 服务和 Manager 服务：

1. Updater 服务：主要是承接处理客户端的更新请求；
2. Manager 服务：主要进行资源包及相关配置的管理，包括生成 diff 包等等；

通过合理的拆分，Updater 服务在我们后续的压力测试中，2 台 8C16G 机器可以稳定承载 6000QPS；

2.3. 关键实现点 - Package 定义

既然是对资源包进行管理，我们需要定义资源包的格式和约束。

格式方面，我们选择了 tgz 格式，即使用 tar 进行归档，用 gzip 进行压缩的格式，以减少传输体积。

文件结构方面，在原有资源目录结构下的根目录，增加了一个 info.json 格式的文件，用来描述包的信息。

我们来看下一 package.json 的结构：

1. appId：标示包的应用 ID；

2. version：标示这个包的版本；

3. depend.containerVersion: 标示这个包依赖的容器版本，目前的容器只有客户端；

4. files: 一个数组，记录所有的文件和路径及其 MD5；

5. meta: 扩展信息字段，这里使用了两个扩展字段，后面详细讲这两个字段

   1. type：包的类型
   2. routes：包需要注册的路由列表

2.4. 关键实现点 - 增量更新

增量更新指的是我们只需要下载一个 Patch 包，安装 Patch 包之后即可以完成应用的更新，像我们常用的 VSCode 之类的软件、大部分手机游戏，都支持增量更新。实现增量更新关键点是增量算法，通过调研，最终选择了支持二进制 diff 算法 bsdiff 。

确认算法之后就要开始思考增量包的实现方式，因为 bsdiff 是对单个二进制进行 diff，而我们是一个包。因此有两种方式：

1. 基于归档压缩完的 tgz 包进行 diff 和 patch，这种方案的优势是实现成本低，带来的问题是客户端必须保留一份底包，并且由 于 Package 在客户端是下载完先解压才能执行，这种方案无法连续 patch 升级（不能增量从 v1.0->v1.1->v1.2，只能 v1.0->v1.1，v1.0->v1.2）；
2. 基于单文件 diff，即增量包其实包含多个 patch 文件，包含了描述 Package 变更信息的文件，这种方案虽然实现会复杂些，但是并没有方案 1 的各种问题，因此我们采用了是单文件 diff 的方案；

下面我们看下单文件 diff 的方案，先看一个增量包的结构：

相较于普通包，多了一个 update.json 文件，这个文件描述了整个包是如果变化的，基于这个文件和包内的其他文件，便可以 Patch 到最先的版本，看一下 update.json 的结构：

files 是描述变化的文件。关键字段 type， 标示了变更类型，add、delete、move、modify 等，分别表示新增的、需要删除的、发生目录和文件名变化的、内容变化的文件。add、delete、move 只涉及到了文件的新增、删除、变更路径等操作，而 modify 则是用到了 bsdiff，表示这个文件发生变化，需要增量更新。

通过这种精细化的操作，可以提高 patch 的效率，同时客户端无需保留底包，基于解压完的代码文件就可以完成增量更新。

梳理完了增量包结构，还有面临一个问题，就是增量包的生成时机。同样有两种方案：

1. 请求来了生成增量包，好处就是一定会有增量包，问题是增量包的生成是一个 CPU 密集型操作，无法支持高并发；
2. 提前生成增量包，但是只能提前生成指定版本数量的增量包，但可能存在较老版本没有增量包可用；

我们最终采用了提前生成增量包的方案，因为包内容差异越大，增量带来的收益越小，没有必要生成所有版本的增量包。我们在上传包时，会同时生成历史 10 个版本的增量包。基于我们目前的更新频率，10 个历史版本目前基本可以满足需求（后续不满足可以调整，就是一个配置项）。当然，用户长时间不打开 APP，可能再次打开，我们已经更新了十几个版本，这个时候只能通过全量包来进行更新。

2.5. 架构变化

看一下我们调整后的架构变化：

3. 应用框架 - Adam

完成了基础设施的建设之后，客户端的离线资源也具备的动态更新的能力，但普通的 Web 离线包还有以下的限制：

1. 每个 Webview 只能有一个页面，无法实现复杂的功能（为了跟客户端保持一致的页面交互体验，每个 Webview 只有一个页面，这样前进后退、导航条的表现是一致的）；
2. 无法控制导航条，一些需要定制导航条的功能依赖客户端；
3. 没有体系化的框架，无法统一处理异常、缓存等；

为了解决以上问题，我们决定开发一个应用层的框架。

3.1. 目标和分解

我们整个团队最熟悉的技术栈是 Vue，因此 Adam 肯定是基于 Vue 做封装，在设计 Adam 之前，需要我们先确认目标：

1. 功能上：一个 Package 可以作为一个完整的 Application，能够完整地实现一个功能模块，包括多页面的功能等；
2. 技术上：实现标准化的解决方案，由框架处理缓存、异常页面等通用逻辑；

对目标进一步做分解：

1. 需要客户端将界面全部交给 Webview 处理；
2. 需要 Router，并且像客户端一样，支持栈式管理页面的路由；
3. 页面要实现客户端相同的前进和后退动效，要支持滑动返回上一个页面;
4. 需要抽象缓存和异常页面等到框架层；

3.2. 架构图

我们先看下一下 Adam 的整体架构，以便于我们后续内容的表述：

每一个 Web Package 就是一个应用，每个 Application 实例对应一个 Global Store 和 vue-stack-router 的实例，对应多个 Page 实例。

每一个页面都由 Page Componets 和 Page Store 组成。其中 Page Store 的生命周期跟页面保持一致。

3.3. 关键实现点 - Router

最初的 Router 方案我们是选了我们常用的 vue-router，但在实现过程中，遇到了以下问题：

1. 实现类似栈式的路由较为困难。客户端内的页面大部分都具有栈式的特点，页面实例的存活取决于是否在栈中。而 vue-router 中，组件实例的存活则是取决与是否使用了 kee-alive 组件；
2. 实现两个页面间的、类似 Native 的滑动返回较为困难；
3. 无法实现多例页面。Native 中，A 页面跳转 A 页面，会产生一个新的 A 页面的实例。vue-router 中，A 页面跳转 A 页面会重新渲染现有的 A 页面，也就是 A 页面始终是单例的；

为了解决这些问题，我们开发了 vue-stack-router （已开源，具体实现细节，感兴趣的可以直接看 github 代码，内容较多，这里不展开），相较于 vue-router，有以下新功能：

1. 栈式的路由管理；
2. 路由间数据传递；
3. 支持更细粒度、可定制的路由过渡效果；
4. 支持预渲染；

基于预渲染模式，我们实现了手势滑动返回的功能，即触发手势时，预渲染后一个页面，此时同时存在两个叠加在一起的页面，通过 JS 控制两个页面的动画，便可以实习类似 Native 的滑动返回的效果。

3.4. 关键实现点 - Store

提到状态管理工具，共识都是简单的项目无需使用 Store，复杂项目才能体现出 Store 的价值，其实无非是引入 Store 带来了成本。我们分析一下移动端页面的特点：

1. 页面间耦合性低
2. 数据流简单

因此，在移动端页面，我们追踪状态变化的收益可能不会很高，如果去掉状态追踪，Store 可以变的很精简， 看一下我们自己精简的 Store，原理如下：

class MyStore {
  public name: string = '';
  public updateName(name: string): void {
    this.name = name;
  }
}
const store = Vue.observable(new MyStore());
复制代码

没有状态追踪，只是最精简的将状态抽离到一个类中进行管理。

聊完了 Store 实现，再看看关于 Store 的组织形态，我们常用 Vuex 和 Redux 都是单一组件树，连 MobX 也有 mobx-state-tree 这种单一组件树的社区方案。但是结合移动端业务的特点，单一组件树会有些问题，对多页面实例的支持，实现比较复杂。再一个，优秀的单一组件树的组织通常是跟页面分离的，经过单独设计的，因此会带来了额外的心智负担。

基于以上死牢，最后我们没有采用单一组件树，而是实现了多状态的 Store 方案：一个页面对应一个 Store，Store 和页面的生命周期保持一致的方案。逻辑跟展现分离，页面间又不耦合，最重要的是简单；

3.5. 缓存

数据缓存是体验优化的一大利器，通过先渲染缓存数据，在更新正式数据的方式，我们可以立刻展现出一个页面而无需等待。Adam 实现了三级缓存：

依次从路由数据、内存、LocalStorage 中取。路由数据是什么呢，通常在客户端内，页面跳转很多都是摘要信息跳往详情信息的页面（如列表的 item 跳详情页），其实前一个页面已经包含一部分后续页面的信息，这个时候可以将前一个页面的数据带到后一个页面中，后一个页面便可以渲染出主要信息，提升用户体验。

那么缓存的数据是哪里来的呢，并不需要开发者手动写入。我们知道 View=fn(State)，在 Store 方案中我们已经将页面的状态都放到 store 中了，只需要缓存 Store 就可以了。至于缓存和还原的时机，就是在页面销毁时，我们序列化 Store，等页面在打开，还原 Store 。

4. 标准化容器

在开发 Adam 的同时，也不断有同学反馈，现在接入一个新的 Web Hybrid 业务比较麻烦，需要客户端配置 webview，而且新业务依赖发版，是不是可以我们完全不依赖客户端呢？

答案是可以的。

4.1. 路由协议

我们在 Package 中增加了包的类型和包的全局路由信息，这样客户端在更新到包的信息时，可以动态注册路由，也就是所有的 Package 中的路由，都绑定到一个标准化的 webview，webview 启动后，根据跳转过来的路由加载对应 Package，已实现动态加载和注册功能。

4.2. 最终架构

完成了 Adam 和 标准化容器后，我们看一下最终接架构：

至此我们可以将每个 Package 当做一个独立的 Application 来更新和迭代。

5. 总结和思考

5.1. 成果

功能方面，我们接入了讲座、电子书、评测、训练营、得到大学、活动系统、帮助中心等模块，接入了 90+的页面（其中 ReactNative 占 30+，Web 占 60+）；

效率方面，我们在一年半内支撑了 49 个功能模考动态更新了 1900 次。测试环境中，动态更新了 1.3 万次；

性能方面，我们从性能监控系统中找到两个未使用和使用 Seeder 的功能进行对比（这个对比不太严谨，因为没有同一个功能先后采用两种方案的数据，我们找了两个功能相近，代码量相近的两个项目进行对比）。

普通 Webview 方案

Adam + Seeder 方案：

基本可以看到，稳定性和效率都有较好的改善。

5.2. 思考

Hybrid 落地过程中，我们踩了很多坑，也有很多收货，简单谈两点。

第一个，如何评价一个技术方案的好坏？我们有太多的标准：站在业务角度，是不是能满足需求及低成本的满足潜在的后续需求；站在运维角度，是不是带来了新的部署运维成本。站在技术角度，我们甚至可以掏出一本设计模式大谈一番。但是我们很少有注意到技术方案的用户体验，这里的用户指的是使用你框架、库的开发同学。站在业务开发同学的角度会发现，提供的方案确实解决了问题，但是使用这个方案过程中，可能有 30% 工作是不属于方案部分，但是属于方案部分必须的，比如方案的入参是 A，开发者需要花大力气才能得到 A，才能使用这个方案。所以作为框架、库的开发者，要考虑清楚整个方案的使用场景，技术部分是不是可以覆盖整个场景，覆盖不了要怎么解决，是否需要提供自动化工具等等。

第二个，Hybrid 不是一个端的事情，而是三端一起的事情，而作为推动方，要尽可能的了解三端，不了解可以多跟各端同学沟通交流，不要做成一方推动两方配合，要让大家感觉是在一起干一件事情，这样才能做好。

5.3. 后续的规划

后续的规划主要是有两大方面：

1. Adam 的多环境多端的支持，覆盖得到业务“端”的场景；
2. Seeder 更加灵活的更新场景，比如支持 Lazy 加载等；