Hybrid APP基础篇(四)->JSBridge的原理

说明

JSBridge实现原理

目录

• 前言
  • 参考来源
  • 前置技术要求
  • 楔子
• 原理概述
  • 简介
  • url scheme介绍
• 实现流程
  • 实现思路
  • 第一步:设计出一个Native与JS交互的全局桥对象
  • 第二步:JS如何调用Native
  • 第三步:Native如何得知api被调用
  • 第四步:分析url-参数和回调的格式
  • 第五步:Native如何调用JS
  • 第六步:H5中api方法的注册以及格式
• 进一步完善JSBridge方案
  • 思路
  • 实现
  • 注意
• 完整的JSBridge
  • 完整调用流程图
  • 另外实现:不采用url scheme方式
• 实现示例
  • 示例说明
  • 实现源码

前言

参考来源

前人栽树,后台乘凉,本文参考了以下来源

• github-WebViewJavascriptBridge
• JSBridge-Web与Native交互之iOS篇
• Ios Android Hybrid app 与 Js Bridge
• Hybrid APP架构设计思路
• 【Android】如何写一个JsBridge
• IOS之URL Scheme的使用
• marcuswestin/WebViewJavascriptBridge

前置技术要求

阅读本文前，建议先阅读以下文章

• Hybrid APP基础篇(三)->Hybrid APP之Native和H5页面交互原理

楔子

上文中简单的介绍了JSBridge,以及为什么要用JSBridge,本文详细介绍它的实现原理

原理概述

简介

JSBridge是Native代码与JS代码的通信桥梁。目前的一种统一方案是:H5触发url scheme->Native捕获url scheme->原生分析,执行->原生调用h5。如下图

url scheme介绍

上图中有提到url scheme这个概念,那这到底是什么呢?

• url scheme是一种类似于url的链接,是为了方便app直接互相调用设计的

  具体为,可以用系统的OpenURI打开一个类似于url的链接(可拼入参数),然后系统会进行判断,如果是系统的url scheme,则打开系统应用,否则找看是否有app注册这种scheme,打开对应app

  需要注意的是,这种scheme必须原生app注册后才会生效,如微信的scheme为(weixin://)

• 而本文JSBridge中的url scheme则是仿照上述的形式的一种方式

  具体为,app不会注册对应的scheme,而是由前端页面通过某种方式触发scheme(如用iframe.src),然后Native用某种方法捕获对应的url触发事件,然后拿到当前的触发url,根据定义好的协议,分析当前触发了那种方法,然后根据定义来执行等

实现流程

基于上述的基本原理,现在开始设计一种JSBridge的实现

实现思路

要实现JSBridge,我们可以进行关键步骤分析

• 第一步:设计出一个Native与JS交互的全局桥对象
• 第二步:JS如何调用Native
• 第三步:Native如何得知api被调用
• 第四步:分析url-参数和回调的格式
• 第五步:Native如何调用JS
• 第六步:H5中api方法的注册以及格式

如下图:

第一步:设计出一个Native与JS交互的全局桥对象

我们规定,JS和Native之间的通信必须通过一个H5全局对象JSbridge来实现,该对象有如下特点

• 该对象名为"JSBridge",是H5页面中全局对象window的一个属性

  var JSBridge = window.JSBridge || (window.JSBridge = {});
  					

• 该对象有如下方法
  • registerHandler( String,Function )H5调用 注册本地JS方法,注册后Native可通过JSBridge调用。调用后会将方法注册到本地变量messageHandlers 中
  • callHandler( String,JSON,Function )H5调用 调用原生开放的api,调用后实际上还是本地通过url scheme触发。调用时会将回调id存放到本地变量responseCallbacks中
  • _handleMessageFromNative( JSON )Native调用 原生调用H5页面注册的方法,或者通知H5页面执行回调方法
• 如图

  

第二步:JS如何调用Native

在第一步中,我们定义好了全局桥对象,可以我们是通过它的callHandler方法来调用原生的,那么它内部经历了一个怎么样的过程呢？如下

callHandler函数内部实现过程

在执行callHandler时,内部经历了以下步骤:

• (1)判断是否有回调函数,如果有,生成一个回调函数id,并将id和对应回调添加进入回调函数集合responseCallbacks中
• (2)通过特定的参数转换方法,将传入的数据,方法名一起,拼接成一个url scheme

  //url scheme的格式如
  //基本有用信息就是后面的callbackId,handlerName与data
  //原生捕获到这个scheme后会进行分析
  var uri = CUSTOM_PROTOCOL_SCHEME://API_Name:callbackId/handlerName?data
  					

• (3)使用内部早就创建好的一个隐藏iframe来触发scheme

  //创建隐藏iframe过程
  var messagingIframe = document.createElement('iframe');
  messagingIframe.style.display = 'none';
  document.documentElement.appendChild(messagingIframe);
  
  //触发scheme
  messagingIframe.src = uri;
  					

  注意,正常来说是可以通过window.location.href达到发起网络请求的效果的，但是有一个很严重的问题，就是如果我们连续多次修改window.location.href的值，在Native层只能接收到最后一次请求，前面的请求都会被忽略掉。所以JS端发起网络请求的时候，需要使用iframe，这样就可以避免这个问题。---引自参考来源

第三步:Native如何得知api被调用

在上一步中,我们已经成功在H5页面中触发scheme,那么Native如何捕获scheme被触发呢？

根据系统不同,Android和iOS分别有自己的处理方式

Android捕获url scheme

在Android中(WebViewClient里),通过shouldoverrideurlloading可以捕获到url scheme的触发

public boolean shouldOverrideUrlLoading(WebView view, String url){
	//读取到url后自行进行分析处理
	
	//如果返回false，则WebView处理链接url，如果返回true，代表WebView根据程序来执行url
	return true;
}
			

另外,Android中也可以不通过iframe.src来触发scheme,android中可以通过window.prompt(uri, "");来触发scheme,然后Native中通过重写WebViewClient的onJsPrompt来获取uri

iOS捕获url scheme

iOS中,UIWebView有个特性：在UIWebView内发起的所有网络请求，都可以通过delegate函数在Native层得到通知。这样,我们可以在webview中捕获url scheme的触发(原理是利用 shouldStartLoadWithRequest)

- (BOOL)webView:(UIWebView *)webView shouldStartLoadWithRequest:(NSURLRequest *)request navigationType:(UIWebViewNavigationType)navigationType {
    NSURL *url = [request URL];
     
    NSString *requestString = [[request URL] absoluteString];
    //获取利润url scheme后自行进行处理
			

之后Native捕获到了JS调用的url scheme,接下来就该到下一步分析url了

第四步:分析url-参数和回调的格式

在前面的步骤中,Native已经接收到了JS调用的方法,那么接下来,原生就应该按照定义好的数据格式来解析数据了

url scheme的格式 前面已经提到。Native接收到Url后,可以按照这种格式将回调参数id、api名、参数提取出来,然后按如下步骤进行

• (1)根据api名,在本地找寻对应的api方法,并且记录该方法执行完后的回调函数id
• (2)根据提取出来的参数,根据定义好的参数进行转化

  如果是JSON格式需要手动转换,如果是String格式直接可以使用

• (3)原生本地执行对应的api功能方法
• (4)功能执行完毕后,找到这次api调用对应的回调函数id,然后连同需要传递的参数信息,组装成一个JSON格式的参数

  回调的JSON格式为:{responseId:回调id,responseData:回调数据}

  • responseId String型 H5页面中对应需要执行的回调函数的id,在H5中生成url scheme时就已经产生
  • responseData JSON型 Native需要传递给H5的回调数据,是一个JSON格式: {code:(整型,调用是否成功,1成功,0失败),result:具体需要传递的结果信息,可以为任意类型,msg:一些其它信息,如调用错误时的错误信息}
• (5)通过JSBridge通知H5页面回调

  参考 Native如何调用JS

第五步:Native如何调用JS

到了这一步,就该Native通过JSBridge调用H5的JS方法或者通知H5进行回调了,具体如下

//将回调信息传给H5
JSBridge._handleMessageFromNative(messageJSON);						
			

如上,实际上是通过JSBridge的_handleMessageFromNative传递数据给H5,其中的messageJSON数据格式根据两种不同的类型,有所区别,如下

Native通知H5页面进行回调

数据格式为: Native通知H5回调的JSON格式

Native主动调用H5方法

Native主动调用H5方法时,数据格式是:{handlerName:api名,data:数据,callbackId:回调id}

• handlerName String型 需要调用的,h5中开放的api的名称
• data JSON型 需要传递的数据,固定为JSON格式(因为我们固定H5中注册的方法接收的第一个参数必须是JSON,第二个是回调函数)
• callbackId String型 原生生成的回调函数id,h5执行完毕后通过url scheme通知原生api成功执行,并传递参数

注意,这一步中,如果Native调用的api是h5没有注册的,h5页面上会有对应的错误提示。

另外,H5调用Native时,Native处理完毕后一定要及时通知H5进行回调,要不然这个回调函数不会自动销毁,多了后会引发内存泄漏。

第六步:H5中api方法的注册以及格式

前面有提到Native主动调用H5中注册的api方法,那么h5中怎么注册供原生调用的api方法呢？格式又是什么呢?如下

H5中注册供原生调用的API

//注册一个测试函数
JSBridge.registerHandler('testH5Func',function(data,callback){
	alert('测试函数接收到数据:'+JSON.stringify(data));
	callback&&callback('测试回传数据...');
});				
			

如上述代码为注册一个供原生调用的api

H5中注册的API格式注意

如上代码,注册的api参数是(data,callback)

其中第一个data即原生传过来的数据,第二个callback是内部封装过一次的,执行callback后会触发url scheme,通知原生获取回调信息

进一步完善JSBridge方案

在前文中,已经完成了一套JSBridge方案,这里,在介绍下如何完善这套方案

思路

github上有一个开源项目,它里面的JSBridge做法在iOS上进一步优化了,所以参考他的做法,这里进一步进行了完善。地址marcuswestin/WebViewJavascriptBridge

大致思路就是

• h5调用Native的关键步骤进行拆分,由以前的直接传递url scheme变为传递一个统一的url scheme,然后Native主动获取传递的参数

  完善以前: H5调用Native->将所有参数组装成为url scheme->原生捕获scheme,进行分析

  完善以后: H5调用Native->将所有参数存入本地数组->触发一个固定的url scheme->原生捕获scheme->原生通过JSBridge主动获取参数->进行分析

实现

这种完善后的流程和以前有所区别,如下

JSBridge对象图解

JSBridge实现完整流程

注意

由于这次完善的核心是:Native主动调用JS函数,并获取返回值。而在Android4.4以前,Android是没有这个功能的,所以并不完全适用于Android

所以一般会进行一个兼容处理,Android中采用以前的scheme传法,iOS使用完善后的方案(也便于4.4普及后后续的完善)

完整的JSBridge

上述分析了JSBridge的实现流程,那么实际项目中,我们就应该结合上述两种,针对Android和iOS的不同情况,统一出一种完整的方案,如下

完整调用流程图

如上图,结合上述方案后有了一套统一JSBridge方案

另外实现:不采用url scheme方式

前面提到的JSBridge都是基于url scheme的,但其实如果不考虑Android4.2以下,iOS7以下,其实也可以用另一套方案的,如下

• Native调用JS的方法不变
• JS调用Native是不再通过触发url scheme,而是采用自带的交互,比如

  Android中,原生通过 addJavascriptInterface开放一个统一的api给JS调用,然后将触发url scheme步骤变为调用这个api,其余步骤不变(相当于以前是url接收参数,现在变为api函数接收参数)

  iOS中,原生通过JavaScriptCore里面的方法来注册一个统一api,其余和Android中一样(这里就不需要主动获取参数了,因为参数可以直接由这个函数统一接收)

当然了,这只是一种可行的方案,多一种选择而已,具体实现流程请参考前面系列文章,本文不再赘述

实现示例

示例说明

本文中包括两个示例,一个是基础版本的JSBridge实现,一个是完整版本的JSBridge实现(包括JS,Android,iOS实现等)

实现源码

基础版本的JSBridge

这里只介绍JS的实现,具体Android,iOS实现请参考完整版本,实现如下

(function() {
	(function() {
		var hasOwnProperty = Object.prototype.hasOwnProperty;
		var JSBridge = window.JSBridge || (window.JSBridge = {});
		//jsbridge协议定义的名称
		var CUSTOM_PROTOCOL_SCHEME = 'CustomJSBridge';
		//最外层的api名称
		var API_Name = 'namespace_bridge';
		//进行url scheme传值的iframe
		var messagingIframe = document.createElement('iframe');
		messagingIframe.style.display = 'none';
		messagingIframe.src = CUSTOM_PROTOCOL_SCHEME + '://' + API_Name;
		document.documentElement.appendChild(messagingIframe);

		//定义的回调函数集合,在原生调用完对应的方法后,会执行对应的回调函数id
		var responseCallbacks = {};
		//唯一id,用来确保每一个回调函数的唯一性
		var uniqueId = 1;
		//本地注册的方法集合,原生只能调用本地注册的方法,否则会提示错误
		var messageHandlers = {};

		//实际暴露给原生调用的对象
		var Inner = {
			/**
			 * @description 注册本地JS方法通过JSBridge给原生调用
			 * 我们规定,原生必须通过JSBridge来调用H5的方法
			 * 注意,这里一般对本地函数有一些要求,要求第一个参数是data,第二个参数是callback
			 * @param {String} handlerName 方法名
			 * @param {Function} handler 对应的方法
			 */
			registerHandler: function(handlerName, handler) {
				messageHandlers[handlerName] = handler;
			},
			/**
			 * @description 调用原生开放的方法
			 * @param {String} handlerName 方法名
			 * @param {JSON} data 参数
			 * @param {Function} callback 回调函数
			 */
			callHandler: function(handlerName, data, callback) {
				//如果没有 data
				if(arguments.length == 3 && typeof data == 'function') {
					callback = data;
					data = null;
				}
				_doSend({
					handlerName: handlerName,
					data: data
				}, callback);
			},
			/**
			 * @description 原生调用H5页面注册的方法,或者调用回调方法
			 * @param {String} messageJSON 对应的方法的详情,需要手动转为json
			 */
			_handleMessageFromNative: function(messageJSON) {
				setTimeout(_doDispatchMessageFromNative);
				/**
				 * @description 处理原生过来的方法
				 */
				function _doDispatchMessageFromNative() {
					var message;
					try {
						if(typeof messageJSON === 'string'){
							message = JSON.parse(messageJSON);
						}else{
							message = messageJSON;
						}	
					} catch(e) {
						//TODO handle the exception
						console.error("原生调用H5方法出错,传入参数错误");
						return;
					}

					//回调函数
					var responseCallback;
					if(message.responseId) {
						//这里规定,原生执行方法完毕后准备通知h5执行回调时,回调函数id是responseId
						responseCallback = responseCallbacks[message.responseId];
						if(!responseCallback) {
							return;
						}
						//执行本地的回调函数
						responseCallback(message.responseData);
						delete responseCallbacks[message.responseId];
					} else {
						//否则,代表原生主动执行h5本地的函数
						if(message.callbackId) {
							//先判断是否需要本地H5执行回调函数
							//如果需要本地函数执行回调通知原生,那么在本地注册回调函数,然后再调用原生
							//回调数据有h5函数执行完毕后传入
							var callbackResponseId = message.callbackId;
							responseCallback = function(responseData) {
								//默认是调用EJS api上面的函数
								//然后接下来原生知道scheme被调用后主动获取这个信息
								//所以原生这时候应该会进行判断,判断对于函数是否成功执行,并接收数据
								//这时候通讯完毕(由于h5不会对回调添加回调,所以接下来没有通信了)
								_doSend({
									handlerName: message.handlerName,
									responseId: callbackResponseId,
									responseData: responseData
								});
							};
						}

						//从本地注册的函数中获取
						var handler = messageHandlers[message.handlerName];
						if(!handler) {
							//本地没有注册这个函数
						} else {
							//执行本地函数,按照要求传入数据和回调
							handler(message.data, responseCallback);
						}
					}
				}
			}

		};
		/**
		 * @description JS调用原生方法前,会先send到这里进行处理
		 * @param {JSON} message 调用的方法详情,包括方法名,参数
		 * @param {Function} responseCallback 调用完方法后的回调
		 */
		function _doSend(message, responseCallback) {
			if(responseCallback) {
				//取到一个唯一的callbackid
				var callbackId = Util.getCallbackId();
				//回调函数添加到集合中
				responseCallbacks[callbackId] = responseCallback;
				//方法的详情添加回调函数的关键标识
				message['callbackId'] = callbackId;
			}

			//获取 触发方法的url scheme
			var uri = Util.getUri(message);
			//采用iframe跳转scheme的方法
			messagingIframe.src = uri;
		}

		var Util = {
			getCallbackId: function() {
				//如果无法解析端口,可以换为Math.floor(Math.random() * (1 << 30));
				return 'cb_' + (uniqueId++) + '_' + new Date().getTime();
			},
			//获取url scheme
			//第二个参数是兼容android中的做法
			//android中由于原生不能获取JS函数的返回值,所以得通过协议传输
			getUri: function(message) {
				var uri = CUSTOM_PROTOCOL_SCHEME + '://' + API_Name;
				if(message) {
					//回调id作为端口存在
					var callbackId, method, params;
					if(message.callbackId) {
						//第一种:h5主动调用原生
						callbackId = message.callbackId;
						method = message.handlerName;
						params = message.data;
					} else if(message.responseId) {
						//第二种:原生调用h5后,h5回调
						//这种情况下需要原生自行分析传过去的port是否是它定义的回调
						callbackId = message.responseId;
						method = message.handlerName;
						params = message.responseData;
					}
					//参数转为字符串
					params = this.getParam(params);
					//uri 补充
					uri += ':' + callbackId + '/' + method + '?' + params;
				}

				return uri;
			},
			getParam: function(obj) {
				if(obj && typeof obj === 'object') {
					return JSON.stringify(obj);
				} else {
					return obj || '';
				}
			}
		};
		for(var key in Inner) {
			if(!hasOwnProperty.call(JSBridge, key)) {
				JSBridge[key] = Inner[key];
			}
		}

	})();

	//注册一个测试函数
	JSBridge.registerHandler('testH5Func', function(data, callback) {
		alert('测试函数接收到数据:' + JSON.stringify(data));
		callback && callback('测试回传数据...');
	});
	/*
	 ***************************API********************************************
	 * 开放给外界调用的api
	 * */
	window.jsapi = {};
	/**
	 ***app 模块 
	 * 一些特殊操作
	 */
	jsapi.app = {
		/**
		 * @description 测试函数
		 */
		testNativeFunc: function() {
			//调用一个测试函数
			JSBridge.callHandler('testNativeFunc', {}, function(res) {
				callback && callback(res);
			});
		}
	};
})();				
			

完整版本的JSBridge

由于内容较多,已经单独提取成一个模块,参考 Hybrid APP基础篇(五)->JSBridge实现示例