微信小程序背后運(yùn)行原理及技術(shù)分析

寫在前面

微信小程序使用了前端技術(shù)棧 JavaScript/WXML/WXSS。但和常規(guī)的前端開發(fā)又有一些區(qū)別:

JavaScript: 微信小程序的 JavaScript 運(yùn)行環(huán)境即不是 Browser 也不是 Node.js。它運(yùn)行在微信 App 的上下文中,不能操作 Browser context 下的 DOM烂完,也不能通過 Node.js 相關(guān)接口訪問操作系統(tǒng) API抗楔。所以,嚴(yán)格意義來講诫咱,微信小程序并不是 Html5候味,雖然開發(fā)過程和用到的技術(shù)棧和 Html5 是相通的淹遵。 WXML: 作為微信小程序的展示層,并不是使用 Html负溪,而是自己發(fā)明的基于 XML 語法的描述。 WXSS: 用來修飾展示層的樣式济炎。官方的描述是 “ WXSS (WeiXin Style Sheets) 是一套樣式語言川抡,用于描述 WXML 的組件樣式。WXSS 用來決定 WXML 的組件應(yīng)該怎么顯示须尚⊙碌蹋” “我們的 WXSS 具有 CSS 大部分特性...我們對(duì) CSS 進(jìn)行了擴(kuò)充以及修改∧痛玻”基于 CSS2 還是 CSS3密幔?大部分是哪些部分?是否支持 CSS3 里的動(dòng)畫撩轰?不得而知胯甩。

在微信小程序官方文檔上,有下面這段話:

微信小程序運(yùn)行在三端:iOS堪嫂、Android 和 用于調(diào)試的開發(fā)者工具

在 iOS 上偎箫,小程序的 javascript 代碼是運(yùn)行在 JavaScriptCore 中 在 Android 上,小程序的 javascript 代碼是通過 X5 內(nèi)核來解析 在 開發(fā)工具上皆串, 小程序的 javascript 代碼是運(yùn)行在 nwjs(chrome內(nèi)核) 中

我們先從開發(fā)工具談起淹办。

開發(fā)工具

小程序的 javascript 代碼運(yùn)行在 nwjs 中。nwjs 是什么鬼呢恶复?官方介紹是這樣寫的:

NW.js (previously known as node-webkit) lets you call all Node.js modules directly from DOM and enables a new way of writing applications with all Web technologies.

nwjs 合并 Browser 和 Node.js 的運(yùn)行時(shí)怜森,可以使用前端開發(fā)技術(shù)來開發(fā)跨平臺(tái)的應(yīng)用程序。借助 Node.js 訪問操作系統(tǒng)原生 API 的能力谤牡,可以開發(fā)中跨平臺(tái)的應(yīng)用程序副硅。微信小程序開發(fā)工具就是使用 nwjs 開發(fā)的。如果你是 Mac 用戶翅萤,進(jìn)入目錄 /Applications/wechatwebdevtools.app/Contents/Resources/app.nw/app 可以看到開發(fā)工具的實(shí)現(xiàn)代碼想许,當(dāng)然代碼是經(jīng)過混淆的。網(wǎng)上流行的破解版本開發(fā)工具原理上就是修改這里面的代碼。

與此類似的流纹,一個(gè)更火的項(xiàng)目是 Electron糜烹,由 GitHub 推出的,它也是把 Browser 和 Node.js 結(jié)合漱凝,用來開發(fā)跨平臺(tái)的應(yīng)用程序疮蹦。程序員們應(yīng)該聽說過 Atom 這個(gè)編輯器界的后起之秀。包括微軟擁抱開源社區(qū)的編輯器 vscode 也是使用 Electron 開發(fā)的茸炒。

Electron vs nwjs

這兩個(gè)平臺(tái)有什么區(qū)別愕乎?為什么微信選擇 nwjs 呢?我們不妨猜一猜壁公。

從技術(shù)角度來講:

應(yīng)用程序入口不同:Electron 入口是一個(gè) javascript 腳本感论,腳本里要自己負(fù)責(zé)創(chuàng)建瀏覽器窗口,加載 html 頁面紊册。而 nwjs 的入口就是一個(gè) html 頁面比肄,框架自己會(huì)創(chuàng)建瀏覽器窗口來顯示這個(gè) html 頁面。 Node.js 集成方式不同:Electron 直接使用 Node.js 的共享庫囊陡,不需要修改 Chromium 代碼芳绩。而 nwjs 為了集成 Node.js ,需要修改 Chromium 代碼撞反,以便在瀏覽器里能通過 Node.js 訪問系統(tǒng)原生 API妥色。 Multi-Context: nwjs 有多個(gè)上下文,一個(gè)是瀏覽器的上下文遏片,用來訪問 Browser 相關(guān) API嘹害,比如操作 DOM ,另外一個(gè)是 Node 上下文吮便,用來訪問操作系統(tǒng) API吼拥。Electron 沒有使用多個(gè)上下文,對(duì)開發(fā)者更友好线衫。

從應(yīng)用角度來講:

打包后的文件大性淇伞:Electron 打包后文件會(huì)比 nwjs 小不少。一個(gè) 18M 的程序授账,使用 Electron 打包后是 117M枯跑,而使用 nwjs 打包后的程序是 220M。微信小程序開發(fā)工具打包后是 219M (v0.10.102800)白热。沒有親測敛助,評(píng)價(jià)來源參考文檔。 代碼保護(hù):Electron 只支持代碼混淆來保護(hù)屋确,而 nwjs 把核心代碼放在 V8 引擎里纳击,不但可以保護(hù)代碼续扔,還可以提高執(zhí)行效率。 開源社區(qū)活躍度:Electron 應(yīng)該是完勝的焕数∩疵粒看看使用 Electron 構(gòu)建的應(yīng)用程序就知道了。而據(jù)說 nwjs 的開發(fā)文檔有些都沒有及時(shí)更新堡赔。 應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)間:Electron 會(huì)稍微快一點(diǎn)识脆。沒有親測,評(píng)價(jià)來源參考文檔善已。

從這個(gè)分析猜測灼捂,微信選擇 nwjs 的原因可能是出于代碼保護(hù)。畢竟開發(fā)工具可以上傳小程序换团,有些接口和數(shù)據(jù)需要比較嚴(yán)密的保護(hù)悉稠。哪位大牛可以挖挖看哪些代碼被保護(hù)起來了艘包。

真機(jī)運(yùn)行環(huán)境

下面內(nèi)容完全是猜測的的猛,如有言中,實(shí)屬運(yùn)氣辑甜。

微信小程序的運(yùn)行環(huán)境應(yīng)該更類似 ReactNative 之類,而不是純 Html5袍冷。兩者最大的不同在于磷醋,ReactNative 的界面是由原生控件渲染出來的,而 Html5 的界面是由瀏覽器內(nèi)核渲染出來的胡诗。兩者在性能上有較大的差異邓线,感興趣的可以參閱我的另外一篇文章《跨平臺(tái) App 開發(fā)技術(shù)方案匯總》。

原理上煌恢,小程序是如何在微信 App 里運(yùn)行的呢骇陈?

微信 App 里包含 javascript 運(yùn)行引擎。 微信 App 里包含了 WXML/WXSS 處理引擎瑰抵,最終會(huì)把界面翻譯成系統(tǒng)原生的控件你雌,并展示出來。這樣做的目的是為了提供和原生 App 性能相當(dāng)?shù)挠脩趔w驗(yàn)二汛。

我們來意淫一下小程序加載運(yùn)行的過程:

用戶點(diǎn)擊打開一個(gè)小程序 微信 App 從微信服務(wù)器下載這個(gè)小程序 分析 app.json 得到應(yīng)用程序的配置信息(導(dǎo)航欄婿崭,窗口樣式,包含的頁面列表等) 加載并運(yùn)行 app.js 加載并顯示在 app.json 里配置的第一個(gè)頁面

這個(gè)只是從開發(fā)者眼中看到的一個(gè)簡化版的過程肴颊,實(shí)際過程應(yīng)該比這要復(fù)雜得多氓栈,涉及到瀏覽器線程(就是運(yùn)行我們的邏輯層代碼 app.js 等的線程)和 AppService 線程之間的交互。從官方網(wǎng)站上的一個(gè)圖片可以看出端倪:

image

生命周期

至于微信 App 是如何與小程序的邏輯層 javascript 交互的呢婿着?可以簡單地歸納如下:

JavaScript 是腳本語言授瘦,可以在運(yùn)行時(shí)解釋并執(zhí)行醋界。微信 App 里包含了一個(gè) JavaScript 引擎,由它來負(fù)責(zé)執(zhí)行邏輯層的 JavaScript 代碼提完。那么 JavaScript 調(diào)用的小程序相關(guān) API 怎么實(shí)現(xiàn)的呢形纺?答案是最終會(huì)被翻譯成實(shí)現(xiàn)在微信 App 里的原生接口。比如開發(fā)者調(diào)用 wx.getLocation(OBJECT) 獲取當(dāng)前地理位置氯葬,微信 App 里的 JavaScript 引擎在執(zhí)行這個(gè)代碼時(shí)挡篓,會(huì)去調(diào)用微信 App 里實(shí)現(xiàn)的原生接口來獲取地理位置坐標(biāo)。

感興趣的朋友可以閱讀我之前推薦過的一篇文章《React Native 從入門到原理》帚称。文章分析的雖然是 ReactNative官研,但實(shí)際上原理是相通的。

總結(jié)

微信小程序最大的好處是不需要做設(shè)備適配闯睹,只要微信能運(yùn)行戏羽,小程序就能運(yùn)行。小程序雖然是一個(gè)封閉形態(tài)下的前端開發(fā)技術(shù)楼吃,但借助微信的巨大影響力始花,幾乎所有人都在往里面沖。微信小程序太火了孩锡,內(nèi)測火酷宵,公測更火。內(nèi)測剛出來躬窜,就有人用微信小程序?qū)崿F(xiàn)了商城浇垦,并開源。感嘆一下:你的熱情荣挨,就像一把火男韧,燃燒了整個(gè)沙漠。

作為開發(fā)者默垄,提幾個(gè)不足:

不支持從 node_modules 中加載模塊此虑。這樣無形中就把 npm 排除在外了。從開發(fā)生態(tài)角度口锭,這個(gè)應(yīng)該是微信小程序下一步要重點(diǎn)解決的問題吧朦前。 開發(fā)工具自帶的代碼編輯器還是太簡陋了。不知道為什么微信要重復(fù)發(fā)明輪子鹃操。理論上况既,給流行的代碼編輯器 (sublime/atom/vscode etc.) 開發(fā)個(gè)插件。然后用戶直接到小程序后臺(tái)上傳提交審核就好了组民。程序員是挑剔到近乎偏執(zhí)的物種棒仍,代碼編輯器又是程序員時(shí)刻打交道的工具,要做好實(shí)屬不易臭胜。

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