JSB 原理与实践

偏执的太偏执、 2022-09-03 05:30 239阅读 0赞

#  大厂技术  坚持周更  精选好文 #

# 什么是 JSB #

我们开发的 h5 页面运行在端上的 WebView 容器之中，很多业务场景下 h5 需要依赖端上提供的信息/能力，这时我们需要一个可以连接原生运行环境和 JS 运行环境的桥梁 **。** 这个桥梁就是 JSB，**JSB** **让 Web 端和 Native 端得以实现双向通信**。

![26d35246e2e506d75cdbdae9e9ea9cc8.png][]

# WebView 概述 #

WebView 是移动端中的一个控件，它为 JS 运行提供了一个沙箱环境。WebView 能够加载指定的 url，拦截页面发出的各种请求等各种页面控制功能，JSB 的实现就依赖于 WebView 暴露的各种接口。由于历史原因，安卓和 iOS 均有高低两套版本的 WebView 内核：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th><strong>平台和版本</strong></th> 
   <th><strong>WebView</strong> <strong>内核</strong></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>iOS 8+</td> 
   <td>WKWebView</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>iOS 2-8</td> 
   <td>UIWebView</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Android 4.4+</td> 
   <td>Chrome</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Android 4.4-</td> 
   <td>Webkit</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

PS: 下文中出现的高版本均代指 iOS 8+ 或 Android 4.4+，低版本则相反。

# JSB 原理 #

要实现双向通信自然要依次实现 Native 向 Web 发送消息和 Web 向 Native 发送消息。

## Native 向 Web 发送消息 ##

Native 向 Web 发送消息基本原理上是在 WebView 容器中动态地执行一段 JS 脚本，通常情况下是调用一个挂载在全局上下文的方法。Android 和 iOS 均提供了不同的接口来实现这一过程。

### 方法 ###

*  Android 高低版本存在两种直接执行 JS 字符串的方法：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th><strong>Android 版本</strong></th> 
   <th><strong>API</strong></th> 
   <th><strong>特点</strong></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>低版本</td> 
   <td>WebView.loadUrl</td> 
   <td>无法执行回调</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>高版本</td> 
   <td>WebView.evaluateJavascript</td> 
   <td>可以拿到 JS 执行完毕的返回值</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  iOS 高低版本同样存在两种不同的实现方式：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th><strong>iOS 版本</strong></th> 
   <th><strong>API</strong></th> 
   <th><strong>特点</strong></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>低版本</td> 
   <td>UIWebView.stringByEvaluatingJavaScriptFromString</td> 
   <td>无法执行回调</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>高版本</td> 
   <td>WKWebView.evaluateJavaScript</td> 
   <td>可以拿到 JS 执行完毕的返回值</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 实践 ###

下面我们通过一个小 Demo 来看一下在 iOS 端实现 Native 向 Web 端发消息的实际效果：

（**本文所有 Demo 均运行在 iOS14.5 模拟器中，WebView 容器采用 WKWebView 内核**）

![b28d08c89d627bc0683a029e51b9baae.png][]

页面上半部分的 UI 是由 HTML + CSS 渲染所得，是一个纯静态的 webpage，中间的输入框和按钮是 Native 原生控件，直接覆盖在 WebView 容器之上。**在 Native 按钮上绑定了一个点击事件：将文本框输入的字符视为 JS 字符串并调用相关 API 直接执行**。

可以看到当我们在文本框中输入下列字符并点击按钮后，h5 页面中 id 为 test 的 p 标签内容被修改了。

document.querySelector('#test').innerHTML = 'I am from native';

![2aae84449acbecbcf6d69117be28dd95.png][]

敏锐同学到这一步其实就已经知道我们在日常使用 JSB 时客户端是如何调用前端 JS 代码了，我们在刚刚的静态 html 文件中添加几行 JS 代码：

function evaluateByNative(params) {
        const p = document.createElement('p');
        p.innerText = params;
        document.body.appendChild(p);
        return 'Hello Bridge!';
    }

在文本框中输入 `evaluateByNative(23333)`，来看一下调用的结果：

![71ebb8e35bc9432aca9105010b0f60ca.png][]

![2acaf2c0a36c5be022f54ce9287cb419.png][]

可以看到 **Native 端可以直接调用挂载在 window 上的全局方法并传入相应的函数执行参数**，**并且在函数执行结束后 Native 端可以直接拿到执行成功的返回值。**

## Web 向 Native 发送消息 ##

Web 向 Native 发送消息本质上就是某段 JS 代码的执行端上是可感知的，目前业界主流的实现方案有两种，分别是**拦截式**和**注入式**。

### 拦截式 ###

和浏览器类似 WebView 中发出的所有请求都是可以被 Native 容器感知到的（是不是想到了Gecko），因此拦截式具体指的是 Native 拦截 Web 发出的 URL 请求，双方在此之前约定一个 JSB 请求格式，如果该请求是 JSB 则进行相应的处理，若不是则直接转发。

**Native 拦截请求的钩子方法：**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th><strong>平台</strong></th> 
   <th><strong>API</strong></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>Android</td> 
   <td>shouldOverrideUrlLoading</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>iOS 8+</td> 
   <td>decidePolicyForNavigationAction</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>iOS 8-</td> 
   <td>shouldStartLoadWithRequest</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**拦截式的基本流程如下**：

![4f11e90b369b8349a773539571ee28dc.png][]

上述流程存在几个问题：

1.  **通过何种方式发出请求？**

Web 端发出请求的方式非常多样，例如 `<a/>` 、`iframe.src`、`location.href`、`ajax` 等，但 `<a/>` 需要用户手动触发，`location.href` 可能会导致页面跳转，安卓端拦截 `ajax` 的能力有所欠缺，因此**绝大多数拦截式实现方案均采用**`iframe` **来发送请求**。

1.  **如何规定** **JSB** **的请求格式？**

一个标准的 URL 由 `<scheme>://<host>:<port><path>` 组成，相信大家都有过从微信或手机浏览器点击某个链接意外跳转到其他 App 的经历，如果有仔细留意过这些链接的 URL 你会发现目前主流 App 都有其专属的一个 scheme 来作为该应用的标识，例如微信的 URL scheme 就是 `weixin://`。**JSB** **的实现借鉴这一思路，定制业务自身专属的一个 URL scheme 来作为 JSB 请求的标识**，例如字节内部实现拦截式 JSB 的 SDK 中就定义了 `bytedance://` 这样一个 scheme。

// Web 通过动态创建 iframe，将 src 设置为符合双端规范的 url scheme
    const CUSTOM_PROTOCOL_SCHEME = 'prek'
    
    function web2Native(event) {    
        const messagingIframe = document.createElement('iframe');
        messagingIframe.style.display = 'none';
        messagingIframe.src = CUSTOM_PROTOCOL_SCHEME + '://' + event;
        document.documentElement.appendChild(messagingIframe);
    
        setTimeout(() => {
            document.documentElement.removeChild(messagingIframe);
        }, 200)
    }

拦截式在双端都具有非常好的向下兼容性，曾经是最主流的 JSB 实现方案，但目前在高版本的系统中已经逐渐被淘汰，理由是它有如下几个劣势：

*  连续发送时可能会造成消息丢失（可以使用消息队列解决该问题）
 *  URL  字符串长度有限制

*  性能一般，URL request 创建请求有一定的耗时（Android 端 200-400ms）

**实践案例**

同样用一个简单的 Demo2 来看一下如何使用拦截式实现 Web 向 Native 发送消息，这里实现了在 Web 端唤起 Native 的相册。

![c4257c3ff84bd3ae130c88a1d7b2a5b7.png][]

遵循上述实现方式，Web 发送消息的代码如下：

const CUSTOM_PROTOCOL_SCHEME = 'prek' // 自定义 url scheme
    
    function web2Native(event_name) {
        const messagingIframe = document.createElement('iframe')
        messagingIframe.style.display = 'none'
        messagingIframe.src = CUSTOM_PROTOCOL_SCHEME + '://' + event_name
        document.documentElement.appendChild(messagingIframe)
        setTimeout(() => {
            document.documentElement.removeChild(messagingIframe)
        }, 0)
    }
    
    const btn = document.querySelector('#btn')
    
    btn.onclick = () => {
        web2Native('openPhotoAlbum')
    }

Native 侧通过 `decidePolicyForNavigationAction` 这一 delegate 实现请求拦截，解析 URL 参数，若 URL scheme 是 `prek` 则认为该请求是一个来自 Web 的 JSB 调用：

- (void)webView:(WKWebView *)webView decidePolicyForNavigationAction:(WKNavigationAction *)navigationAction decisionHandler:(void (^)(WKNavigationActionPolicy))decisionHandler {
      NSURL *url = navigationAction.request.URL;
      NSLog(@"拦截到 Web 发出的请求 = %@", url);
    
      if ([self isSchemeMatchPrek:url]) {
        NSString* host = url.host.lowercaseString;
        if ([host isEqualToString: @"openphotoalbum"]) {
          [self openCameraForWeb]; // 打开相册
          NSLog(@"打开相册");
        }
        decisionHandler(WKNavigationActionPolicyCancel);
        return;
      } else {
        decisionHandler(WKNavigationActionPolicyAllow);
      }
    }

为了更清晰地看到 Native 拦截的结果，在上述代理方法中打个断点：

![3f7d611deab0f784ca5285607c7c3485.png][]

继续执行，Congratulation！模拟器的相册被打开了！

![eaf74e611c8579ae13dda9185fbd2af2.png][]

### 注入式 ###

注入式的原理是通过 WebView 提供的接口向 JS 全局上下文对象（window）中注入对象或者方法，当 JS 调用时，可直接执行相应的 Native 代码逻辑，从而达到 Web 调用 Native 的目的。

**Native 注入 API 的相关方法：**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th><strong>平台</strong></th> 
   <th><strong>API</strong></th> 
   <th><strong>特点</strong></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>Android</td> 
   <td>addJavascriptInterface</td> 
   <td>4.2 版本以下有安全风险</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>iOS 8+</td> 
   <td>WKScriptMessageHandler</td> 
   <td>无</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>iOS 7+</td> 
   <td>JavaSciptCore</td> 
   <td>无</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

JSContext *context = [webView valueForKeyPath:@"documentView.webView.mainFrame.javaScriptContext"];
    
    context[@"getAppInfo"] = ^(msg) {
        return @"ggl_2693";
    };
    window.getAppInfo(); // 'ggl_2693'

这种方法简单而直观，并且不存在参数长度限制和性能瓶颈等问题，目前主流的 JSB SDK 都将注入式方案作为优先使用的对象。注入式的实现非常简单，这里不做案例展示。

### 两种方案对比 ###

为了更清晰地表达这两种方式的区别，这里贴一个对比表格：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th><strong>方案</strong></th> 
   <th><strong>兼容性</strong></th> 
   <th><strong>性能</strong></th> 
   <th><strong>参数长度限制</strong></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>拦截式</td> 
   <td>无兼容性问题</td> 
   <td>较差，安卓端尤为明显</td> 
   <td>有限制</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>注入式</td> 
   <td>安卓4.2+ 和 iOS 7+以上可用</td> 
   <td>较好</td> 
   <td>无</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 如何执行回调 ##

通过上述介绍我们已经知道如何实现双端互相发送消息，但上述两个通信过程缺少了“回应”这一动作，原因就是上述步骤缺少了回调函数的执行。以拦截式为例，常见的一个 JSB 调用是 Web 获取当前 App 信息， Native 拦截到 `bytedance://getAppInfo`这样一个请求后将获取当前 App 信息，那获取完成后如何让 Web 端拿到该信息呢？

一个最简单的做法是类比 JSONP 的实现，我们可以在请求的 URL 上拼接回调方法的事件名，将该事件挂载在全局 window 上，由于 Native 端可以轻松执行 JS 代码，因此在完成端逻辑后直接执行该事件名对应的回调方法即可。以 `getAppInfo` 为例：

// Web
    const uniqueID = 1 // 为防止事件名冲突，给每个 callback 设置一个唯一标识
    function webCallNative(event, params, callback) {
        if (typeof callback === 'Function') {
            const callbackID = 'jsb_cb_' + (uniqueID++) + '_' + Date.now();
            window[callbackID] = callback
        }
        const params = {callback: callbackID}
        // 构造 url scheme
        const src = 'bytedance://getAppInfo?' + JSON.stringify(params)
        ...
    }
    
    // Native
    1. 解析传入的参数 'getAppInfo' 得知 Web 希望获取 AppInfo
    2. 执行端逻辑获取 AppInfo
    3. 执行参数中挂载在全局的 callback 方法，AppInfo 作为回调方法的参数

因此只要把相应的回调方法挂载在全局对象上，Native 即可把每次调用后的响应通过动态执行 JS 方法的形式传递到 Web 端，这样一来整个通信过程就实现了闭环。

## 串联双端通信的过程 ##

现在我们已经知道如何实现两端互相发送消息以及执行回调了，但看起来并不好用：首先调用 JSB 时需要在方法名后拼接参数和对应的回调函数，其次回调函数还需要一个一个地挂载在全局对象上。

我们期望的使用方式其实是这样：

// Web
    web.call('event1', {param1}, (res) => {...}) // 触发 native event1 执行
    web.on('event2', (res) => {...})
    
    // Native 
    // 这里用 js 代替，理解大致意思即可
    native.call('event2', {param2}, (res) => {...}) // 触发 web event2 执行
    native.on('event1', (res) => {...})

这里的 **JSB 就像是一个跨越两端的 EventEmitter**，因此需要 Web 和 Native 遵循同一套调度机制。

![848dee4635be03e45e656d8a300c8957.png][]

上图给出了 Web 调用 -> Native 监听的执行过程，同理 Native 调用 -> Web 监听也是同样的逻辑，只是把两边的实现调换一种语言，这里不赘述了。

![e9d953ebc2f2f94974f899463975206c.png][]

贴一张其他同学画的时序图，帮助理解整个通信过程

Demo3 基于开源的 WebViewJavascriptBridge 演示了一套完整的通讯流程是怎样进行的，有兴趣的同学请自行戳源码地址 JSB\_Demo 自行体验。（需要使用 Xcode 打开，会涉及一些客户端的知识，请配合文档和 Google 使用）。

# 一点感受 #

笔者所在业务使用的 bridge 即司内目前最新的 SDK，没有历史包袱、使用体验也非常良好。得益于客户端遵循该 SDK 配套的实现机制，即使完全不了解 JSB 原理的同学在与端上对接 bridge 时也几乎没有遇到障碍。倘若抛开公司完备的基础建设，想实现一个通用且好用的 JSB 并非易事，因此了解其中的门道还是非常有益的。（巨人的肩膀站久了，确实巴适得很????)

# 参考文献 #

深入浅出 JSBridge\[4\]

JSB 实战\[5\]

###  ###

\[1\]

JSONP: *https://en.wikipedia.org/wiki/JSONP*

\[2\]

WebViewJavascriptBridge: *https://github.com/marcuswestin/WebViewJavascriptBridge*

\[3\]

JSB\_Demo: *https://code.byted.org/caocheng.viccc/JSB\_Demo*

\[4\]

深入浅出 JSBridge: *https://juejin.cn/post/6936814903021797389\#heading-8*

\[5\]

JSB 实战: *https://juejin.cn/post/6844903702721986568*

## ❤️ 谢谢支持 ##

以上便是本次分享的全部内容，希望对你有所帮助^\_^

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[eaf74e611c8579ae13dda9185fbd2af2.png]: /images/20220829/d6f5875936ce4b27ae78f62305db296c.png
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[e9d953ebc2f2f94974f899463975206c.png]: /images/20220829/b75b8fdc5abb4b82939a8bb5861a763c.png