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鸿蒙HarmonyOS系统中的JS开发框架

我最感兴趣的就是JS 框架 ace_lite_jsfwk,从名字中可以看出来这是一个非常轻量级的框架,官方介绍说是“轻量级 JS 核心开发框架”。

作者:佚名来源:鸿蒙社区|2020-11-11 11:56

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https://harmonyos.51cto.com/#zz

HarmonyOS开源至今已经一个多月,源码托管在国内知名开源平台码云上,https://gitee.com/openharmony 。

我最感兴趣的就是JS 框架 ace_lite_jsfwk,从名字中可以看出来这是一个非常轻量级的框架,官方介绍说是“轻量级 JS 核心开发框架”。

当我看完源码后发现它确实轻。src 目录中一共有 4 个目录,总计 8 个文件。其中 1 个是单元测试,还有 1 个性能分析。再除去 2 个 index.js 文件,关键的文件一共 4 个,大概300-400 行代码。

src

├── __test__

│ └── index.test.js

├── core

│ └── index.js

├── index.js

├── observer

│ ├── index.js

│ ├── observer.js

│ ├── subject.js

│ └── utils.js

└── profiler

└── index.js

从名字可以看出来,这些代码实现了一个观察者模式。也就是说,它实现了一个非常轻量级的 MVVM 模式。通过使用和 vue2 相似的属性劫持技术实现了响应式系统。


utils 里面定义了一个 Observer 栈,存放了观察者。subject 定义了被观察者。当我们观察某个对象时,也就是劫持这个对象属性的操作,还包括一些数组函数,比如 push、pop 等。这个文件应该是代码最多的,160 行。observer 的代码就更简单了,五六十行。

而当我们开发的时候,通过 Toolkit 将开发者编写的 HML、CSS 和 JS 文件编译打包成 JS Bundle,然后再将 JS Bundle 解析运行成C++ native UI 的 View 组件进行渲染。

“通过支持三方开发者使用声明式的 API 进行应用开发,以数据驱动视图变化,避免了大量的视图操作,大大降低了应用开发难度,提升开发者开发体验”。基本上就是一个小程序式的开发体验。

在 src\core\base\framework_min_js.h文件中,这段编译好的 js 被编译到了 runtime 里面。编译完的 js 文件不到 3K,确实够轻量。

js runtime 没有使用 V8,也没有使用 jscore。而是选择了 JerryScript。JerryScript 是用于物联网的超轻量 JavaScript 引擎。它能够在内存少于 64 KB 的设备上执行 ECMAScript 5.1 源代码。

从整体看这个 js 框架大概使用了 96% 的 C/C++ 代码,1.8% 的 JS 代码。在 htm 文件中写的组件会被编译为原生组件。而 app_style_manager.cpp 和同级的七八个文件则用来解析 css,最终生成原生布局。

虽然在 SDK 中有几个 weex 包,也发现了 react 的影子。但是在 C/C++ 代码中并没有看到 yoga 相关的内容(全局搜索没发现)。而 SDK 中的那些包仅仅是做 loader 用的,大概是为了在 webpack 打包时解析 htm 组件用的。将 htm 的 template 编译为 js 代码。

下面我们逐行分析。

首先是入口文件,src/index.js,只有 2 行代码:

  1. import { ViewModel } from './core'
  2.  
  3. export default ViewModel; 

其实就是重新导出。

另一个类似的文件是 src/observer/index.js,也是 2 行代码:

  1. export { Observer } from './observer'
  2.  
  3. export { Subject } from './subject'

observer 和 subject 实现了一个观察者模式。subject 是主题,也就是被观察者。observer 是观察者。当 subject 有任何变化时需要主动通知被观察者。这就是响应式。

第一部分

  1. export const ObserverStack = { 
  2.   stack: [], 
  3.   push(observer) { 
  4.     this.stack.push(observer); 
  5.   }, 
  6.   pop() { 
  7.     return this.stack.pop(); 
  8.   }, 
  9.   top() { 
  10.     return this.stack[this.stack.length - 1]; 
  11.   } 
  12. }; 

首先是定义了一个用来存放观察者的栈,遵循后进先出的原则,内部使用 stack 数组来存储。

  • 入栈操作 push,和数组的 push 函数一样,在栈顶放入一个观察者 observer。
  • 出栈操作 pop,和数组的 pop 函数一样,在将栈顶的观察者删除,并返回这个被删除的观察者。
  •  取栈顶元素 top,和 pop 操作不同,top 是把栈顶元素取出来,但是并不删除。

第二部分

  1. export const SYMBOL_OBSERVABLE = '__ob__'
  2. export const canObserve = target => typeof target === 'object'

定义了一个字符串常量 SYMBOL_OBSERVABLE。为了后面用着方便。

定义了一个函数 canObserve,目标是否可以被观察。只有对象才能被观察,所以使用 typeof 来判断目标的类型。等等,好像有什么不对。如果 target 为 null 的话,函数也会返回 true。如果 null 不可观察,那么这就是一个 bug。(写这篇文章的时候我已经提了一个 PR,并询问了这种行为是否是期望的行为)。

第三部分

  1. export const defineProp = (target, key, value) => { 
  2.   Object.defineProperty(target, key, { enumerable: false, value }); 
  3. }; 

这个没有什么好解释的,就是Object.defineProperty 代码太长了,定义一个函数来避免代码重复。

第一部分

  1. export function Observer(context, getter, callback, meta) { 
  2.   this._ctx = context; 
  3.   this._getter = getter; 
  4.   this._fn = callback; 
  5.   this._meta = meta; 
  6.   this._lastValue = this._get(); 

构造函数。接受 4 个参数。

context 当前观察者所处的上下文,类型是 ViewModel。当第三个参数 callback 调用时,函数的 this 就是这个 context。getter 类型是一个函数,用来获取某个属性的值。callback 类型是一个函数,当某个值变化后执行的回调函数。meta 元数据。观察者(Observer)并不关注 meta 元数据。

在构造函数的最后一行,this._lastValue = this._get()。下面来分析 _get 函数。

第二部分

  1. Observer.prototype._get = function() { 
  2.   try { 
  3.     ObserverStack.push(this); 
  4.     return this._getter.call(this._ctx); 
  5.   } finally { 
  6.     ObserverStack.pop(); 
  7.   } 
  8. }; 

ObserverStack 就是上面分析过的用来存储所有观察者的栈。将当前观察者入栈,并通过 _getter 取得当前值。结合第一部分的构造函数,这个值存储在了 _lastValue 属性中。

执行完这个过程后,这个观察者就已经初始化完成了。

第三部分

  1. Observer.prototype.update = function() { 
  2.   const lastValue = this._lastValue; 
  3.   const nextValue = this._get(); 
  4.   const context = this._ctx; 
  5.   const meta = this._meta; 
  6.  
  7.  
  8.   if (nextValue !== lastValue || canObserve(nextValue)) { 
  9.     this._fn.call(context, nextValue, lastValue, meta); 
  10.     this._lastValue = nextValue; 
  11.   } 
  12. }; 

这部分实现了数据更新时的脏检查(Dirty checking)机制。比较更新后的值和当前值,如果不同,那么就执行回调函数。如果这个回调函数是渲染 UI,那么则可以实现按需渲染。如果值相同,那么再检查设置的新值是否可以被观察,再决定到底要不要执行回调函数。

第四部分

  1. Observer.prototype.subscribe = function(subject, key) { 
  2.   const detach = subject.attach(key, this); 
  3.   if (typeof detach !== 'function') { 
  4.     return
  5.   } 
  6.   if (!this._detaches) { 
  7.     this._detaches = []; 
  8.   } 
  9.   this._detaches.push(detach); 
  10. }; 
  11.  
  12.  
  13. Observer.prototype.unsubscribe = function() { 
  14.   const detaches = this._detaches; 
  15.   if (!detaches) { 
  16.     return
  17.   } 
  18.   while (detaches.length) { 
  19.     detaches.pop()(); 
  20.   } 
  21. }; 

订阅与取消订阅。

我们前面经常说观察者和被观察者。对于观察者模式其实还有另一种说法,叫订阅/发布模式。而这部分代码则实现了对主题(subject)的订阅。

先调用主题的 attach 方法进行订阅。如果订阅成功,subject.attach 方法会返回一个函数,当调用这个函数就会取消订阅。为了将来能够取消订阅,这个返回值必需保存起来。

subject 的实现很多人应该已经猜到了。观察者订阅了 subject,那么 subject 需要做的就是,当数据变化时即使通知观察者。subject 如何知道数据发生了变化呢,机制和 vue2 一样,使用 Object.defineProperty 做属性劫持。


第一部分

  1. export function Subject(target) { 
  2.   const subject = this; 
  3.   subject._hijacking = true
  4.   defineProp(target, SYMBOL_OBSERVABLE, subject); 
  5.  
  6.  
  7.   if (Array.isArray(target)) { 
  8.     hijackArray(target); 
  9.   } 
  10.  
  11.  
  12.   Object.keys(target).forEach(key => hijack(target, key, target[key])); 

构造函数。基本没什么难点。设置 _hijacking 属性为 true,用来标示这个对象已经被劫持了。Object.keys 通过遍历来劫持每个属性。如果是数组,则调用 hijackArray。

第二部分

两个静态方法。

  1. Subject.of = function(target) { 
  2.   if (!target || !canObserve(target)) { 
  3.     return target; 
  4.   } 
  5.   if (target[SYMBOL_OBSERVABLE]) { 
  6.     return target[SYMBOL_OBSERVABLE]; 
  7.   } 
  8.   return new Subject(target); 
  9. }; 
  10.  
  11.  
  12. Subject.is = function(target) { 
  13.   return target && target._hijacking; 
  14. }; 

Subject 的构造函数并不直接被外部调用,而是封装到了 Subject.of 静态方法中。

如果目标不能被观察,那么直接返回目标。如果target[SYMBOL_OBSERVABLE] 不是 undefined,说明目标已经被初始化过了。

否则,调用构造函数初始化 Subject。

Subject.is 则用来判断目标是否被劫持过了。

第三部分

  1. Subject.prototype.attach = function(key, observer) { 
  2.   if (typeof key === 'undefined' || !observer) { 
  3.     return
  4.   } 
  5.   if (!this._obsMap) { 
  6.     this._obsMap = {}; 
  7.   } 
  8.   if (!this._obsMap[key]) { 
  9.     this._obsMap[key] = []; 
  10.   } 
  11.   const observers = this._obsMap[key]; 
  12.   if (observers.indexOf(observer) < 0) { 
  13.     observers.push(observer); 
  14.     return function() { 
  15.       observers.splice(observers.indexOf(observer), 1); 
  16.     }; 
  17.   } 
  18. }; 

这个方法很眼熟,对,就是上文的Observer.prototype.subscribe 中调用的。作用是某个观察者用来订阅主题。而这个方法则是“主题是怎么订阅的”。

观察者维护这一个主题的哈希表 _obsMap。哈希表的 key 是需要订阅的 key。比如某个观察者订阅了 name 属性的变化,而另一个观察者订阅了 age 属性的变化。而且属性的变化还可以被多个观察者同时订阅,因此哈希表存储的值是一个数组,数据的每个元素都是一个观察者。

第四部分

  1. Subject.prototype.notify = function(key) { 
  2.   if ( 
  3.     typeof key === 'undefined' || 
  4.     !this._obsMap || 
  5.     !this._obsMap[key
  6.   ) { 
  7.     return
  8.   } 
  9.   this._obsMap[key].forEach(observer => observer.update()); 
  10. }; 

当属性发生变化是,通知订阅了此属性的观察者们。遍历每个观察者,并调用观察者的 update 方法。我们上文中也提到了,脏检查就是在这个方法内完成的。

第五部分

  1. Subject.prototype.setParent = function(parent, key) { 
  2.   this._parent = parent; 
  3.   this._key = key
  4. }; 
  5.  
  6.  
  7. Subject.prototype.notifyParent = function() { 
  8.   this._parent && this._parent.notify(this._key); 
  9. }; 

这部分是用来处理属性嵌套(nested object)的问题的。就是类似这种对象:

{ user: { name: 'JJC' } }。

第六部分

  1. function hijack(target, key, cache) { 
  2.   const subject = target[SYMBOL_OBSERVABLE]; 
  3.  
  4.  
  5.   Object.defineProperty(target, key, { 
  6.     enumerable: true
  7.     get() { 
  8.       const observer = ObserverStack.top(); 
  9.       if (observer) { 
  10.         observer.subscribe(subject, key); 
  11.       } 
  12.  
  13.  
  14.       const subSubject = Subject.of(cache); 
  15.       if (Subject.is(subSubject)) { 
  16.         subSubject.setParent(subject, key); 
  17.       } 
  18.  
  19.  
  20.       return cache; 
  21.     }, 
  22.     set(value) { 
  23.       cache = value; 
  24.       subject.notify(key); 
  25.     } 
  26.   }); 

这一部分展示了如何使用Object.defineProperty 进行属性劫持。当设置属性时,会调用 set(value),设置新的值,然后调用 subject 的 notify 方法。这里并不进行任何检查,只要设置了属性就会调用,即使属性的新值和旧值一样。notify 会通知所有的观察者。

第七部分

劫持数组方法。

  1. const ObservedMethods = { 
  2.   PUSH: 'push'
  3.   POP: 'pop'
  4.   UNSHIFT: 'unshift'
  5.   SHIFT: 'shift'
  6.   SPLICE: 'splice'
  7.   REVERSE: 'reverse' 
  8. }; 
  9.  
  10.  
  11. const OBSERVED_METHODS =  
  12. Object.keys(ObservedMethods).map( 
  13.     key => ObservedMethods[key
  14. ); 

ObservedMethods 定义了需要劫持的数组函数。前面大写的用来做 key,后面小写的是需要劫持的方法。

  1. function hijackArray(target) { 
  2.   OBSERVED_METHODS.forEach(key => { 
  3.     const originalMethod = target[key]; 
  4.  
  5.  
  6.     defineProp(target, keyfunction() { 
  7.       const args = Array.prototype.slice.call(arguments); 
  8.       originalMethod.apply(this, args); 
  9.  
  10.  
  11.       let inserted; 
  12.       if (ObservedMethods.PUSH === key || ObservedMethods.UNSHIFT === key) { 
  13.         inserted = args; 
  14.       } else if (ObservedMethods.SPLICE===key) { 
  15.         inserted = args.slice(2); 
  16.       } 
  17.  
  18.  
  19.       if (inserted && inserted.length) { 
  20.         inserted.forEach(Subject.of); 
  21.       } 
  22.  
  23.  
  24.       const subject = target[SYMBOL_OBSERVABLE]; 
  25.       if (subject) { 
  26.         subject.notifyParent(); 
  27.       } 
  28.     }); 
  29.   }); 

数组的劫持和对象不同,不能使用Object.defineProperty。我们需要劫持 6 个数组方法。分别是头部添加、头部删除、尾部添加、尾部删除、替换/删除某几项、数组反转。

通过重写数组方法实现了数组的劫持。但是这里有一个需要注意的地方,数据的每一个元素都是被观察过的,但是当在数组中添加了新元素时,这些元素还没有被观察。因此代码中还需要判断当前的方法如果是 push、unshift、splice,那么需要将新的元素放入观察者队列中。

另外两个文件分别是单元测试和性能分析,这里就不再分析了。

整体而言,比我预想的要好一些。

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