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揭祕Flutter Hot Reload(原理篇)

作者:閒魚技術-君愛

1. 前言

閒魚技術團隊在2018年引入Flutter後,越來越多的業務場景在Flutter上使用。Flutter的亞秒級熱過載一直是開發者的神兵利器,提供給開發者快速修改UI,增加功能,修復bug,不需要重新啟動應用,即可看到改動效果。

熱過載(HotReload)到底是如何實現的呢?

本文帶你一步步揭開Hot Reload神祕面紗。

2. 原始碼分析

2.1 FlutterTools除錯

想了解HotReload如何執行,首先,我們需要掌握flutter_tools的除錯方法。

我們建立一個名為fluttertest的簡單flutter專案作為例子。

使用AndroidStudio開啟flutter_tools(/flutter/packages/flutter_tools),斷點設定為HotRunner.restart()方法

新增新的Debug Configurations,woking directory設定為fluttertest專案地址

觸發flutter_tools debug按鈕,待app啟動後,簡單改動fluttertest程式碼

在flutter_tools Debug Console中輸入r,開始除錯。

斷點成功!

###2.1 HotReload基本流程

那麼HotReload如何執行呢?

當我們使用執行HotReload,無論是通過控制檯輸入r啟動,或是點選閃電執行,最終是執行flutter_tools中的HotRunner.restart(fullRestart: false)方法(上文斷點處)。

restart()方法中,呼叫了_reloadSources(pause: pauseAfterRestart),正是HotReload的主要程式碼之處。

(原始碼位於/flutter/packages/flutter_tools/lib/src/run_hot.dart)

Future<OperationResult> _reloadSources({ bool pause = false })
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_reloadSources方法中:

  1. 首先_updateDevFS()會將工程中檔案逐一掃描,檢查是否有刪除、新增或者改動,掃描完成後,生成kernel files,命名為app.dill.incremental.dill檔案,通過HTTP埠傳送給DartVM;
  2. 將掃描生成的.dill檔案路徑,通過RPC介面呼叫_reloadSources,進行資源載入;
  3. 確認VM資源過載成功,將FlutterDevice UI執行緒重置,通過RPC介面,觸發flutter widgets樹重建、重繪

理解這個流程,前提需要明確Flutter的編譯模式。

編譯模式大體可以分為兩種,AOT編譯與JIT編譯。JIT全稱是Just In Time,程式碼可以在程式執行時期編譯,因為要在程式執行前進行分析、編譯,JIT編譯可能會導致程式執行時間較慢;而AOT編譯,全稱Ahead Of Time,是在程式執行前就已經編譯,從開發者修改程式碼、編譯較慢,但執行時不需要進行分析、編譯,因此執行速度更快。

Flutter使用了獨特的編譯模式,開發階段下,使用Kernel Snapshot模式(對應JIT編譯),將dart程式碼生成標記化的原始碼,執行時編譯,解釋執行;release階段,ios使用AOT編譯,編譯器將dart程式碼生成彙編程式碼,最終生成app.framwork,android使用了Core JIT編譯,dart轉化為二進位制模式,在VM啟動前載入。

因此,基於開發階段的Kernel Snapshot編譯模式下,我們可以得知Hot Reload掃描專案檔案,將有改動的dart檔案轉化為標記化原始碼kernel files,傳送到正在執行的DartVM,DartVM替換資源,然後通知Flutter Framework重建、重新佈局、重新繪製WidgetsTree,即可看到改動效果。

到這裡,我們已經瞭解HotReload基本執行流程,但app.dill.incremental.dill是怎樣的檔案,又怎麼和舊檔案替換的呢?

2.2 增量程式碼掃描

在啟動應用後,啟動HotReload之前,編譯成功後,專案目錄/fluttertest/build檔案中,自動生成了app.dill檔案。 通過strings命令解析,發現是標記化的原始碼,其中包含完整的業務程式碼。

(篇幅較長,只截取了一部分)

同時,通過adb shell檢查,發現裝置中/data/data/com.loommo.fluttertest/com.loommo.fluttertest/app_flutter/flutter_assets下,生成三個檔案;

其中,kernel_blob.bin通過strings命令解析,發現內容與app.dill一致;

首次啟動應用後,生成的完整的業務程式碼檔案app.dill,在裝置上體現為kernel_blob.bin;

我們啟動HotReload,_updateDevFS()這一步驟執行完畢後,

(原始碼位於/flutter/packages/flutter_tools/lib/src/devfs.dart)

Future<int> update({@required String mainPath,String target,AssetBundle bundle,DateTime firstBuildTime,bool bundleFirstUpload = false,bool bundleDirty = false,Set<String> fileFilter,@required ResidentCompiler generator,String dillOutputPath,bool fullRestart = false,String projectRootPath,@required String pathToReload,})
複製程式碼

檢查專案,可以發現專案目錄/fluttertest/build/下新增了app.dill.incremental.dill檔案,通過strings命令解析後,發現僅包含我們所改動的dart檔案。

同時,通過adb shell檢查,發現裝置中/data/data/com.loommo.fluttertest/cache/fluttertestYAYDGJ/fluttertest/lib下,也增加了一個main.dart.incremental.dill ,通過strings命令解析。

果然,與app.dill.incremental.dill內容一致。

而/data/data/com.loommo.fluttertest/com.loommo.fluttertest/app_flutter/flutter_assets/kernel_blob.bin 沒有改變。

上文中可以知道Flutter Tools生成app.dill.incremental.dill檔案後,通過RPC呼叫_reloadSources,實際觸發的是,Flutter Engine中DartVM Reload方法,該方法中,對.incremental.dill進行增量編譯,替換編譯產物,實現改動檔案的更新。

(原始碼位於/engine/src/third_party/dart/runtime/vm/isolate_reload.cc)

void IsolateReloadContext::Reload(bool force_reload,const char* root_script_url,const char* packages_url_)    
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後續文章繼續深入分析,有興趣的同學可以先仔細閱讀原始碼。

2.3 WidgetsTree重建

從上文我們可以知道,Hot reload將資源過載完成後,通知flutter framework,觸發widgets樹的重新建立、重新佈局、重新繪製。

那麼,flutter是如何觸發widgets樹的重建呢?

Flutter framework中BindingBase註冊了名為reassemble的Dart VM服務,用於外部與正在執行的Dart VM通訊,能夠觸發根節點樹重建操作。

服務觸發後,BindingBase.reassembleApplication-> WidgetsBinding. performReassemble -> BuildOwner.reassemble -> Element.reassemble 由根節點開始一步步實現widgets樹重建。

(原始碼位於/flutter/packages/flutter/lib/src/foundation/binding.dart)

Future<Null> reassembleApplication()
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3. 結語

Flutter不同於以往Native開發,廣受讚譽的,其一便是亞秒級熱過載,理解HotReload的原理,有助於輔助我們日常開發,更為後續動態化方案提供理論支援。

4. 參考文件

  1. Dart VM服務協議
  2. 深入理解flutter的編譯原理與優化
  3. Using Hot Reload
  4. 上述使用到的原始碼

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