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Flutter的編譯模式
Jul 30, 2018
使用 Flutter構(gòu)建過(guò) App的人一定有一個(gè)困惑杰扫，就是 Flutter編譯出的產(chǎn)物到底是什么玩意增拥，有時(shí)候分為幾個(gè)文件，有時(shí)候是一個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)具温，真的叫人摸不著頭腦薪韩。
本文詳細(xì)解釋一下 Flutter的編譯模式穷蛹。
編譯模式的分類.
編程語(yǔ)言要達(dá)到可運(yùn)行的目的需要經(jīng)過(guò)編譯偶惠，一般地來(lái)說(shuō)，編譯模式分為兩類：JIT 和 AOT光坝。
JIT：
JIT全稱 Just In Time(即時(shí)編譯）尸诽，典型的例子就是 v8，它可以即時(shí)編譯并運(yùn)行 JavaScript盯另。所以你只需要輸入源代碼字符串性含，v8就可以幫你編譯并運(yùn)行代碼。通常來(lái)說(shuō)鸳惯，支持 JIT的語(yǔ)言一般能夠支持自省函數(shù)（eval）商蕴，在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)地執(zhí)行代碼。
JIT模式的優(yōu)勢(shì)是顯而易見的悲敷，可以動(dòng)態(tài)下發(fā)和執(zhí)行代碼究恤，而不用管用戶的機(jī)器是什么架構(gòu)，為應(yīng)用的用戶提供豐富而動(dòng)態(tài)地內(nèi)容后德。
但 JIT的劣勢(shì)也是顯而易見的部宿，大量字符串的代碼很容易讓 JIT編譯器花費(fèi)很多時(shí)間和內(nèi)存進(jìn)行編譯，給用戶帶來(lái)的直接感受就是應(yīng)用啟動(dòng)慢瓢湃。
AOT：
AOT全稱 Ahead Of Time（事前編譯）理张，典型的例子就是 C/C++，LLVM或 GCC通過(guò)編譯并生成 C/C++的二進(jìn)制代碼绵患，然后這些二進(jìn)制通過(guò)用戶安裝并取得執(zhí)行權(quán)限后才可以通過(guò)進(jìn)程加載執(zhí)行雾叭。
AOT的優(yōu)勢(shì)也是顯而易見的，事先編譯好的二進(jìn)制代碼落蝙，加載和執(zhí)行的速度都會(huì)非持快暂幼。（所以編程語(yǔ)言速度排行榜上前列都是 AOT編譯類語(yǔ)言）這樣的速度可以在密集計(jì)算場(chǎng)景下給用戶帶來(lái)非常好的體驗(yàn)，比如大型游戲的引擎渲染和邏輯執(zhí)行移迫。
但是 AOT的劣勢(shì)也是顯而易見的旺嬉，編譯需要區(qū)分用戶機(jī)器的架構(gòu)，生成不同架構(gòu)的二進(jìn)制代碼厨埋，除了架構(gòu)邪媳，二進(jìn)制代碼本身也會(huì)讓用戶下載的安裝包比較大。二進(jìn)制代碼一般需要取得執(zhí)行權(quán)限才可以執(zhí)行荡陷，所以無(wú)法在權(quán)限比較嚴(yán)格的系統(tǒng)中進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新（如 iOS）雨效。
Dart的編譯模式
Flutter使用 Dart作為編程語(yǔ)言，自然其編譯模式也脫離不了 Dart的干系废赞。首先我們需要了解一下 Dart所支持的編譯模式徽龟。
- Script：最普通的 JIT模式，在 PC命令行調(diào)用 dart vm執(zhí)行 dart源代碼文件即是這種模式蛹头。
- Script Snapshot：JIT模式顿肺，和上一個(gè)不同的是戏溺，這里載入的是已經(jīng) token化的 dart源代碼渣蜗，提前執(zhí)行了上一步的 lexer步驟。
- Application Snapshot：JIT模式旷祸，這種模式來(lái)源于 dart vm直接載入源碼后 dump出數(shù)據(jù)耕拷。dart vm通過(guò)這種數(shù)據(jù)啟動(dòng)會(huì)更快。不過(guò)值得一提的是這種模式是區(qū)分架構(gòu)的托享，在 x64上生成的數(shù)據(jù)不可以給 arm使用骚烧。
- AOT：AOT模式，直接將 dart源碼編譯出 .S文件闰围，然后通過(guò)匯編器生成對(duì)應(yīng)架構(gòu)的代碼赃绊。
總結(jié)一下剛才的列表，可以發(fā)現(xiàn)：
| 模式/比較項(xiàng) | 編譯模式 | 區(qū)分架構(gòu) | 打包大小 | 動(dòng)態(tài)化 | |
|---|---|---|---|---|---|
| Script | JIT | 否 | 小 | 是 | |
| Script Snapshot | JIT | 否 | 很小 | 是 | |
| Application Snapshot | JIT | 是 | 比較大 | 是（注意架構(gòu)） | |
| AOT | AOT | 是 | 比較大 | 否 |
Flutter的編譯模式
Flutter 完全采用了 Dart羡榴，按道理來(lái)說(shuō)編譯模式一致才是碧查，但是事實(shí)并不是這樣。由于 Android和 iOS平臺(tái)的生態(tài)差異校仑，F(xiàn)lutter也衍生除了非常豐富的編譯模式忠售。
- Script：同 Dart Script模式一致，雖然 Flutter支持迄沫，但暫未看到使用稻扬，畢竟影響啟動(dòng)速度。
- Script Snapshot：同 Dart Script Snapshot一致羊瘩，同樣支持但未使用泰佳，F(xiàn)lutter有大量的視圖渲染邏輯盼砍，純 JIT模式影響執(zhí)行速度。
- Kernel Snapshot：Dart的 bytecode 模式逝她，與 Application Snapshot不同衬廷，bytecode模式是不區(qū)分架構(gòu)的。 Kernel Snapshot在 Flutter項(xiàng)目?jī)?nèi)也叫 Core Snapshot汽绢。bytecode模式可以歸類為 AOT編譯吗跋。
- Core JIT：Dart的一種二進(jìn)制模式，將指令代碼和 heap數(shù)據(jù)打包成文件宁昭，然后在 vm和 isolate啟動(dòng)時(shí)載入跌宛，直接標(biāo)記內(nèi)存可執(zhí)行，可以說(shuō)這是一種 AOT模式积仗。Core JIT也被叫做 AOTBlob
- AOT Assembly: 即 Dart的 AOT模式疆拘。直接生成匯編源代碼文件，由各平臺(tái)自行匯編寂曹。
可以看出來(lái)哎迄，F(xiàn)lutter將 Dart的編譯模式復(fù)雜化了，多了不少概念隆圆，要一下敘述清楚是比較困難的漱挚，所以我們著重從 Flutter應(yīng)用開發(fā)的各個(gè)階段來(lái)解讀。
開發(fā)階段的編譯模式
在開發(fā)階段渺氧，我們需要 Flutter的 Hot Reload和 Hot Restart功能旨涝，方便 UI快速成型。同時(shí)侣背，框架層也需要比較高的性能來(lái)進(jìn)行視圖渲染展現(xiàn)白华。因此開發(fā)模式下，F(xiàn)lutter使用了 Kernel Snapshot模式編譯贩耐。
在打包產(chǎn)物中弧腥，你將發(fā)現(xiàn)幾樣?xùn)|西：
- isolate_snapshot_data：用于加速 isolate啟動(dòng)，業(yè)務(wù)無(wú)關(guān)代碼潮太，固定管搪，僅和 flutter engine版本有關(guān)
- platform.dill：和 dart vm相關(guān)的 kernel代碼，僅和 dart版本以及 engine編譯版本有關(guān)消别。固定抛蚤，業(yè)務(wù)無(wú)關(guān)代碼。
- vm_snapshot_data: 用于加速 dart vm啟動(dòng)的產(chǎn)物寻狂，業(yè)務(wù)無(wú)關(guān)代碼岁经，僅和 flutter engine版本有關(guān)
- kernel_blob.bin：業(yè)務(wù)代碼產(chǎn)物
| 項(xiàng)目/平臺(tái) | Android | iOS | |
|---|---|---|---|
| 代碼環(huán)境 | debug | debug | |
| 編譯模式 | Kernel Snapshot | Kernel Snapshot | |
| 打包工具 | dart vm (2.0) | dart vm (2.0) | |
| Flutter命令 | flutter build bundle | flutter build bundle | |
| 打包產(chǎn)物 | flutter_assets/* | flutter_assets/* |
生產(chǎn)階段的編譯模式
在生產(chǎn)階段，應(yīng)用需要的是非成呷快的速度缀壤，所以 Android和 iOS target毫無(wú)意外地都選擇了 AOT打包樊拓。不過(guò)由于平臺(tái)特性不同，打包模式也是天壤之別塘慕。
| 項(xiàng)目/平臺(tái) | Android | iOS | Android(–build-shared-library) |
|---|---|---|---|
| 代碼環(huán)境 | release | release | release |
| 編譯模式 | Core JIT | AOT Assembly | AOT Assembly |
| 打包工具 | gen_snapshot | gen_snapshot | gen_snapshot |
| Flutter命令 | flutter build aot | flutter build aot –ios | flutter build aot –build-shared-library |
| 打包產(chǎn)物 | flutter_assets/* | App.framework | app.so |
首先我們很容易認(rèn)識(shí)到 iOS平臺(tái)上做法的原因：App Store審核條例不允許動(dòng)態(tài)下發(fā)可執(zhí)行二進(jìn)制代碼筋夏。
所以在 iOS上，除了 JavaScript图呢，其他語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)的實(shí)現(xiàn)都選擇了 AOT条篷。（比如 OpenJDK在 iOS實(shí)現(xiàn)就是 AOT）
在 Android上，F(xiàn)lutter的做法有點(diǎn)意思：支持了兩種不同的路子蛤织。
Core JIT的打包產(chǎn)物有 4個(gè)：isolate_snapshot_data, vm_snapshot_data, isolate_snapshot_instr, vm_snapshot_instr. 我們不認(rèn)識(shí)的產(chǎn)物只有 2個(gè)：isolate_snapshot_instr和 vm_snapshot_instr赴叹，其實(shí)它倆代表著 vm和 isolate啟動(dòng)后所承載的指令等數(shù)據(jù)，在載入后指蚜，直接將該塊內(nèi)存執(zhí)行即可乞巧。
Android的 AOT Assembly打包方式很容易讓人想到需要支持多架構(gòu)，無(wú)疑增大了代碼包摊鸡，并且該處代碼需要從 JNI調(diào)用绽媒，遠(yuǎn)不如 Core JIT的 Java API方便。所以 Android上默認(rèn)使用 Core JIT打包免猾，而不是 AOT Assembly是辕。
Flutter Engine對(duì)編譯模式的支持
在我的上篇文章：Flutter原理簡(jiǎn)解中提到，engine承載了 dart運(yùn)行時(shí)掸刊，毫無(wú)疑問(wèn) engine需要和打包出來(lái)的代碼對(duì)的上號(hào)才行免糕。
在 engine的編譯模式中，F(xiàn)lutter是這樣選擇的：
| 項(xiàng)目/平臺(tái) | iOS | Android | |
|---|---|---|---|
| Script | 不支持 | 不支持 | |
| ScriptSnapshot | 理論支持 | 理論支持 | |
| Kernel Snapshot | 支持忧侧，runmode = dynamic | 支持，runmode = dynamic | |
| CoreJIT | 不支持 | 支持 | |
| AOT Assembly | 支持 | 支持 |
所以我們可以看到牌芋，F(xiàn)lutter的編譯模式是完全根據(jù) Engine的支持度來(lái)設(shè)計(jì)的蚓炬。
結(jié)論
看到這里，我們完全可以得出一個(gè)結(jié)論：Flutter是一種高性能的躺屁、可跨平臺(tái)的肯夏、動(dòng)態(tài)化應(yīng)用開發(fā)方案。
在 iOS和 Android平臺(tái)上犀暑，動(dòng)態(tài)化完全可由 Kernel Snapshot打包實(shí)現(xiàn)驯击，并且產(chǎn)物是一致通用的。不過(guò)目前通過(guò)打包工具進(jìn)行了閹割耐亏，只能生成 debug產(chǎn)物徊都。
并且如果不需要?jiǎng)討B(tài)化，同樣可以打包出擁有更高執(zhí)行性能的二進(jìn)制庫(kù)文件使用广辰。這個(gè)特性目前就已經(jīng)支持
有了理論的支持暇矫，我們就可以著手做改造的事了主之。
