Hybrid App开发设计与实现

一、混合开发背景及概述

随着移动浪潮的兴起，各种APP层出不穷，极速的业务扩展提升了团队对开发效率的要求，这个时候使用IOS&Andriod开发一个APP似乎成本有点过高了，而H5的低成本、高效率、跨平台等特性马上被利用起来形成了一种新的开发模式：Hybrid APP。
作为一种混合开发的模式，Hybrid APP底层依赖于Native提供的容器（UIWebview），上层使用Html&Css&JS做业务开发，底层透明化、上层多多样化，这种场景非常有利于前端介入，非常适合业务快速迭代，于是Hybrid火啦。
Hybrid App主要以JS+Native两者相互调用为主，从开发层面实现“一次开发，多处运行”的机制，成为真正适合跨平台的开发。Hybrid App兼具了Native App良好用户体验的优势，也兼具了Web App使用HTML5跨平台开发低成本的优势。

目前已经有众多Hybrid App开发成功应用，比如美团、爱奇艺、微信等知名移动应用，都是采用Hybrid App开发模式。

为什么要引入hybrid开发

Native应对急速业务需求，APP迭代加快，频繁的发版已难以应付
Android渠道众多，apple store审核周期长
纯native开发效率低，开发维护成本高
不能及时修复bug,不能动态发版
相对于其他动态发布技术，技术研发成本较低，使用语言更广泛，社区资源更丰富

二、Hybrid开发优劣势

三种开发模式对比

一)：Native App 即 原生App开发
优点

（1）打造完美的用户体验
（2）性能稳定
（3）操作速度快，上手流畅
（4）访问本地资源（通讯录，相册）
（5）设计出色的动效，转场，
（6）拥有系统级别的贴心通知或提醒
（7）用户留存率高

缺点

（1）分发成本高（不同平台有不同的开发语言和界面适配）
（2）维护成本高（例如一款App已更新至V5版本，但仍有用户在使用V2， V3，V4版本，需要更多的开发人员维护之前的版本）
（3）更新缓慢，根据不同平台，提交–审核–上线 等等不同的流程，需要经过的流程较复杂。

二)：Web App 即 网页App开发
1、特点（html css js）
2、优势 (发版完全自控随时更新开发成本小时间快)
3、劣势（性能差弱网络无网络条件下体验差）Web App其实就是写好的一套长得像App UI界面的能够自适应的网页加壳。本质套webview壳子打包成App，走的都是web页面（html css js），这种方式对于做过Web开发的开说非常轻松就可以做出一个属于自己的App，因为本身来说用的就是Web的东西，所以有非常好的跨平台的特性可以在任意平台运行，包括发版这方面web可以随时部署所以不需要发版，web页面嵌入webview开发起来速度非常快，一个人就可以轻松搞定，对有展示类需求的项目来说采用这种方式是最适合的，但是如果要实现的功能比较复杂的话就显得力不从心了。
相比Native App，Web App体验中受限于网络环境和渲染性能。
1. 网络环境，渲染性能
Web APP对网络环境的依赖性较大，因为Web APP中的H5页面，当用户使用时，去服务器请求显示页面。如果此时用户恰巧遇到网速慢，网络不稳定等其他环境时，用户请求页面的效率大打折扣，在用户使 用中会出现不流畅，断断续续的不良感受。同时，H5技术自身渲染性能较弱：对复杂的图形样式，多样的动效，自定义字体等的支持性不强。

因此，基于网络环境和渲染性能的影响，在设计H5页面时，应注意以下几点：

1.简化不重要的动画/动效
2.简化复杂的图形文字样式
3.减少页面渲染的频率和次数

三) ：Hybrid App 即 混合型App开发
优点

1、跨平台
2、开发周期短、成本低
3、用户体验良好
4、可以即时修复bug、动态发版

缺点
1、虽然说你可以专注在界面以及交互开发上了，但是这页会成为一个缺点，比如说要仿造一个iOS的默认设置界面，就需要大量的html以及css代码了，而且效果不一定和iPhone上面的界面一样好；
2、正因为这是跨平台的开发，所以还是这句话：兼容是前端的痛。了解过在Android机器上面的Web开发就知道这个痛了。比如前些年在Android设备上面写圆角，border-radius:10px，在Android的设备上面会出现毛边。
3、便于调试其实是在Web界面层的。但是实际上做Hybrid App开发的时候，你会遇到需求，进入手机的底层请求，做某些处理。比如说如果该应用有Push Notification服务的话，你就需要到底层，获取Push Notification发生时的数据，以及做相应的交互处理。当然类似PhoneGap这类框架，已经有很好的插件机制去帮助你解决类似的问题，当然还有Game Center之类的插件，具体的话可以到Github去关注PhoneGap官方的账户，资源非常丰富

三、前端与native分工

在做Hybrid架构设计之前需要分清Native与前端的界限，首先Native提供的是一宿主环境，要合理的利用Native提供的能力，要实现通用的Hybrid平台架构，站在前端视角，我认为需要考虑以下核心设计问题。

交互设计

Hybrid架构设计第一个要考虑的问题是如何设计与前端的交互，如果这块设计的不好会对后续开发、前端框架维护造成深远的影响，并且这种影响往往是不可逆的，所以这里需要前端与Native好好配合，提供通用的接口，比如：

① NativeUI组件，header组件、消息类组件

② 通讯录、系统、设备信息读取接口

③ H5与Native的互相跳转，比如H5如何跳到一个Native页面，H5如何新开Webview做动画跳到另一个H5页面

资源访问机制

Native首先需要考虑如何访问H5资源，做到既能以file的方式访问Native内部资源，又能使用url的方式访问线上资源；需要提供前端资源增量替换机制，以摆脱APP迭代发版问题，避免用户升级APP。这里就会涉及到静态资源在APP中的存放策略，更新策略的设计，复杂的话还会涉及到服务器端的支持。

账号信息设计

账号系统是重要并且无法避免的，Native需要设计良好安全的身份验证机制，保证这块对业务开发者足够透明，打通账户信息。

Hybrid开发调试

功能设计完并不是结束，Native与前端需要商量出一套可开发调试的模型，不然很多业务开发的工作将难以继续，这个很多文章已经接受过了，本文不赘述。

至于Native还会关注的一些通讯设计、并发设计、异常处理、日志监控以及安全模块因为不是我涉及的领域便不予关注了（事实上是想关注不得其门），而前端要做的事情就是封装Native提供的各种能力，整体架构是这样的

四、Hybrid交互设计

Hybrid交互有两种：
1、native主动调用前端js方法主动与前端通信
2、H5主动与native通信是通过url schema方式进行的，首先要和native约定好通信的schema 如：wubacst 然后根据Android和iOS不同的通信方式来分别约定 其中Android是在通信之前先创建一个iframe通过iframe把拼接好的url请求发送到native或者通过拦截prompt中的消息来和前端通信 iOS使用了iOS8以上的wkwebview中的messageHandlers的postMessage方法直接把url请求发送到native native接收到前端发送的请求解析之后通过回调函数来通知前端

两者通信的桥梁都是webview

4.1、Hybrid交互原理

4.1.1、WKWebView+WKScriptMessageHandler实现JS与OC之间互相通信

iOS 基于WebKit框架的中的WKWebView+WKScriptMessageHandler实现JS与OC之间互相通信。
整体交互过程分为三步：
第一：通过- (void)addScriptMessageHandler:(id )scriptMessageHandler name:(NSString *)name，搭建JS调用OC的桥梁，注册供JS调用的方法name；
第二：JS在调用OC注册方法只需要：window.webkit.messageHandlers..postMessage()
第三：客户端在WKScriptMessageHandler代理方法里收到JS的调用，通过解析处理，并按照事先与FE约定好的的协议做方法的映射，从而达到JS事件的响应。

4.1.2、UIWebview的javaScriptcore方式
将 UIWebViewDelegate 与 UIWebView 拆分成了14类与3个协议,包含该更细节功能的实现
- (void)evaluateJavaScript:(NSString )javaScriptString completionHandler:(void (^ _Nullable)(_Nullable id, NSError _Nullable error))completionHandler

WKWebView ：

1、在性能、稳定性、功能方面有很大提升
2、更多的支持 HTML5 的特性
3、官方宣称的高达60fps的滚动刷新率以及内置手势
4、Safari 相同的 JavaScript 引擎

4.2、Hybrid通信机制

4.2.1、整体设计

4.2.2、native与js通信流程

4.2.3、js与native交互流程

类似于JOSNP跨域原理
APP在安装之后会注册私有协议到OS，浏览器自身不能识别的协议时，会将链接抛给OS，转为APP处理
比如itunes://开头的链接是Apple Store的私有协议，支付宝的私有协议alipay://，腾讯的tencent://等等
固定协议:webview.loadUrl(“javascript: alert(‘hello world’)”);

五、交互协议设计

5.1、API式交互
调用native API接口方式和我们请求服务端的ajax方式类似，都是前端主动去发送一个请求，被接收处理后返回回调

5.2、交互数据格式约定
混合开发中交互种类繁多，如何做到通用
以58同城车商通app为例：
页面跳转类型

wubacst://jumppage/…?query=…

native组件处理类型

wubacst://handlejs/…?query=…

5.3、前端协议封装

前面提到过，Android和iOS对于前端的交互是有区别的，虽然都是采用URL拦截的方式，但是具体的方式是不一样的；iOS采用WKwebview中的messageHandlers方法，而Android采用类似ajax一样的请求；但是对于业务放来说，在和native通信时是不区分端的，这就需要封装一个交互协议的API来提供给业务方，在协议API中来区分处理Android和iOS的交互；

处理源码如下：

//区分处理Android和iOS
  _nativeBridge: function(param) {
        "android" == this.os ? this._andr4Native(param) : 
        "ios" == this.os ? this._ios4Native(param) : "ipad" == this.os && this._ios4Native(param)
    },

Android客户端处理

_createIframe: function() {
        var iFrame;
        return iFrame = document.createElement("iframe"),
            iFrame.setAttribute("style", "display:none;"),
            iFrame.setAttribute("height", "0px"),
            iFrame.setAttribute("width", "0px"),
            iFrame.setAttribute("frameborder", "0"),
            iFrame
    }
 //开始是使用iframe和Android客户端通信 后来改成了prompt   
 _andr4Native: function(param) {
        var host = param.host;
        var path = param.path;
        var query = param.query;
        query = JSON.stringify(query)
        //3.5.0以上版本Android端都走新的拦截方式
        var url = "wubacst://" + host + "/" + path + "?query=" + encodeURIComponent(query);
        if(this._versionCompare(this._getVersion(),'3.5.0')){
            window.prompt(url)
        }else{
            if (!this.domReady)
            return void this.actionPreQueue.push(param);
        this.andrFrame = this._createIframe(),
            this.andrFrame.src = "wubacst://" + host + "/" + path + "?query=" + encodeURIComponent(query),
            document.body.appendChild(this.andrFrame),
            this.andrFrame = null
        }

    }

iOS客户端处理

//messageHandlers上绑定的WBcheshangtong对象是和iOS约定好的
_ios4Native: function(param) {
        var host = param.host;
        var path = param.path;
        var query = param.query;
        query = JSON.stringify(query);
        var url = "wubacst://" + host + "/" + path + "?query=" + encodeURIComponent(query);
        if (window.webkit) {
            try {
                window.webkit.messageHandlers.WBcheshangtong.postMessage(url);
            } 
        }
    }

处理好底层交互之后，在根据业务的不同，前端封装一些通用的协议，如：

整个通信协议API如下：

app58.prototype = {
     init: function() {},
 _nativeBridge: function(param){},
_ios4Native: function(param){},
_andr4Native: function(param){},
_createIframe: function(){},
loadPage: function(path, url, jumpParameter,title,titleColor,isDestoryBeforePage){}
...
}
var WBAPP = new app58(window.app_config || null)

六、问题总结

6.1、iOS cookie丢失问题
目前来说WKwebview还不是那么稳定，经常会出现前端cookie丢失问题，一下是本人在开发过程中解决问题的一个过程：

最终是用hookAjax来实现的
hookAjax的原理就是拦截所有的网络请求，代理send方法实现自己的目的

有兴趣的可以去看看hookajax 这里就不再详细讲解了

6.2、Android通信协议重复提交
由于Android使用的是iframe发送请求和Android客户端进行交互的，在前端使用canvas时，iframe重复执行，导致前端重复提交协议，目前换成了prompt交互；在开发过程中有遇到这种问题的小伙伴，欢迎留言。