百度智能小程序框架性能优化实践（上）

导读：今天分享的文章是来自百度智能小程序研发部的实战总结：《百度开源小程序框架架构演进和性能优化实践》。分享包含两部分，第一部分是百度智能小程序整体的框架及演进，主要讲百度小程序开发全流程概况、百度智能小程序框架，以及百度小程序多宿主运行保障；第二部分是百度小程序框架的性能优化，主要讲整个小程序的启动过程，以及从开发者角度，有哪些重要的优化点。

一、百度智能程序整体框架及演进

整个移动互联网一直是在 NA 和 H5 之间寻找权衡，NA 的性能好、能力强；H5 灵活性更高。我认为渲染分为两派，一派就是 NA 渲染派，一派叫做 H5 渲染派。

NA 渲染派，比较有代表性的如 RN 、 Flutter ；Web 渲染派，比如百度的轻应用，以及之后做的小程序。

1. 开发全流程概览

百度曾经做过的 Web 渲染派的三个代表产品，分别是轻应用、直达号和小程序。

• 轻应用，是 H5 + 端能力。它是一个标准的 H5，增加了一些 NA 的 API，比如定位等。

• 直达号，在技术层面跟轻应用是一样的。

• 小程序，本质上是一个受限的 H5 + 大量丰富的 API + UI 组件。现在我们给小程序提供的 API 有 300 多个，组件有 30 多个，组件是有界面的。比如，视频、地图 。

为什么小程序要受限，主要有两个原因：

• 保持体验的一致性。H5 太过灵活，JS 随时可以去改变界面。

• 安全考虑。因为我们提供了大量 API 和组件，且这些都是很底层的一些能力，比如电话号码、账号，肯定不能轻易开放给大家。

怎么受限，主要有两点：

• 编写语言，不再是直接写 HTML ，而是用自定义语言 swan 来编写 。

• runtime 层有两个栈，一个是渲染栈，一个是 JS 执行栈，这两个栈从物理上隔离，以保障安全性。

2. 智能小程序框架

（1）开发运行全流程

先简单介绍一下整个百度智能小程序的开发流程。

• 首先开发者用 swan 写布局；

• 接着通过开发者工具打包，上传到我们的小程序 B 端服务器；

• 然后是小程序的审核流程，有机审、人审；

• 最后是用户点击小程序时，客户端请求小程序 C 端服务器，C 端服务器再从 B 端服务器获取小程序包。整个过程都是加密传输，可以保证代码的安全。

（2）百度智能小程序框架 -SWAN

上图是一个百度智能小程序的框架，我们内部命名为SWAN。

分层结构如下：

• 最上层是开发者基础库，命名为 swan-js ，开发者直接和这层打交道。swan-js 负责两件事情：即 swan 代码转为 HTML，变成 WebView 可运行程序；客户端端能力的封装暴露。

• 再下一层是 swan-native。这里面最核心的是API 和组件的 NA 实现。其中双栈管理也在这一层，另外标红的 Extension 用于开发者宿主自身能力扩展使用，比如，贴吧宿主期望增加个发帖能力，就可以通过此机制。

• 再下面这层叫 Porting Layer。这层是百度小程序为了实现开源，增加的一层与宿主的接口层。最下面这一层是宿主基础能力层。如果宿主没有这些能力，可以参考百度开源的参考实现，可直接集成到宿主使用。

3. 核心结构

（1）前端角度

我们从前端的视角来看看双栈结构。一个宿主客户端可以运行多个小程序，并且在一段时间内保持存活状态，每个小程序都有一个 master 执行框架 JS 和小程序开发者的 JS，一个 master 对应多个 slave（slave 代表一个用户可见的界面）。

（2）客户端角度

从客户端角度来看双栈结构，如上图所示，master 负责执行 JS，可以有两种实现方式，WebView 或 JS 引擎（V8/jscore），JS 引擎的效率更高；slave 的展现有 WebView，为了加快 WebView 的创建速度，设置 cache；master 和 slave 的通信通过消息总线。

master 不支持 BOM、DOM 和 WEB-API，小程序只能调用对外开放的能力。

（3）小程序 NA 组件与界面关系

从体验上看，小程序的体验要好于 H5，其中有一点就是小程序会把一些 NA 的能力和 UI 融合到小程序里面去。小程序的主体渲染还是基于 H5 技术，接下来我们讲一下 NA 元素如何融入 UI 界面。

NA 元素与 H5 的关系有两种，贴片关系、同层关系。

贴片关系：NA 元素在 H5 不在同一层，NA 浮在 H5 之上，H5 所有元素都不可以放到 NA 元素之上。因为不在一层，就需要处理滚动联动，当检测到 WebView 滚动 n 个像素， NA 元素也需要滚动 n 个像素。

同层关系：NA 元素在 H5 这一层，H5 的原生可以压在 NA 元素之上。

贴片、同层的界面层级树如上。

我们举一个视频组件同层的例子。视频组件比较复杂，有 4 层。第 1 层是视频层，即原始视频的图像，第 2 层是弹幕层，第 3 层是用于视频控制的控件层（比如，开始、暂停按键），第 4 层 Slot 层，视频上面漂的 H5 元素将被放到这层。

同层处理机制，先在 H5（开发者写的 swan 会被转为 H5） 上打一个特殊的标记先占位，属性 inline；浏览内核把这个区域的 surface 拿出来给到 NA 层；然后，小程序框架会把这个区域 surface 塞给播放器，让播放器直接在 surface 上面绘制，达到同层。上面的弹幕、控件、 Slot ，都是 swanjs 层 H5 实现 ，Slot 层可以认为是一个容器，例如写一个 video，其所有的子元素都会放在 Slot。

NA 的组件同层的技术方案还不太一样，安卓和 iOS 也是有些区别的。像在 iOS 上，如果有些组件设置 over-flow ，它会天然支持这一套东西，但是安卓就需要浏览器内核来支持。

4. 小程序多宿主运行保障

百度智能小程序是开放系统，可以运行在多宿主之上，那如何在多宿主上保证小程序运行体验的一致性呢？

各个宿主集成了我们的小程序框架后，首先要跑 CTS 测试，通过之后才可以拿到小程序列表进行分发。

对于可选能力部分，各个宿主不是所有的能力都需要实现。比如，一些 AI 能力、push 能力。

如果一个小程序用到了可选能力怎么办？

两个办法，一是小程序和宿主之间的双向选择机制，小程序可以选择我要分发到哪些平台，宿主也有权利选择要分发到哪些宿主。二是，小程序做兼容。

Estension 机制

上图所示，标红的是Extension 机制，当宿主有一些定制化的要求时，可以使用此机制。作为宿主，需要做两件事情，一是在 JS 层需要写一套接口；二是在 Porting Layer 接口实现层实现一套能力。如果宿主觉得这个能力是通用的，可以反馈提案，审核通过后，百度小程序团队会将提案合并到开源框架里。

5. 章节小结

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