作者:微信支付前端工程师 王贝珊
原文链接:https://godbasin.github.io/2018/10/05/wxapp-set-data/
小程序的双线程,之前也有详细讲过了。而双线程的设计,使得逻辑层和渲染层无法直接进行数据传输。那双线程的渲染机制、通信机制,setData 的出现、工作原理、使用建议等,应该要怎么去理解呢?
几乎每个开发者都会用到setData
,要是在复杂的页面中,写了很多的setData
,然后我们会发现页面真的是延迟严重,甚至卡顿、假死。
官方在性能优化中有提到:
但是到底是为什么呢?setData
的出现、设计方案是怎样的,又为何要这么设计呢?一切都还是要从双线程说起。
我们知道,小程序的双线程设计,主要为了管控安全,避免操作 DOM。(可参考《小程序的底层框架》)
把开发者的 JS 逻辑代码放到单独的线程去运行,因为不在 Webview 线程里,所以这个环境没有 Webview 任何接口,自然开发者就没法直接操作 DOM,也就没法动态去更改界面。
但是,这样就产生了新的问题。没法操作 DOM,那用户交互需要界面变化的话怎么办呢?
模版数据绑定的方案,已经成为前端框架中最基础的功能。
数据绑定的过程其实不复杂:
浏览器会把 HTML 解析成一棵树,最后渲染出来。整个界面是对应着一棵 DOM 树。
其实浏览器页面的 DOM 结构树,也是 AST 的一种,把 HTML DOM 语法解析并生成最终的页面。而模板引擎中常用的,则是将模板语法解析生成 HTML DOM。
而最容易引发性能问题的,主要是第三点。而关于数据更新的解决方案,React 首先提出了虚拟 DOM 的设计,而现在也基本被大部分框架吸收,小程序也不例外。
说到数据更新的 Diff,更多的则是Diff + 更新模板
这样一个过程。
虚拟 DOM 解决了常见的局部数据更新的问题,例如数组中值位置的调换、部分更新。
一般来说计算过程如下:
一个真正的DOM元素非常庞大,拥有很多的属性值。而其中很多的属性对于计算过程来说是不需要的,所以我们的第一步就是简化 DOM 对象。我们用一个 JavaScript 对象结构表示 DOM 树的结构。
当状态变更的时候,重新构造一棵新的对象树。然后用新的树和旧的树进行比较,记录两棵树差异。通常来说这样的差异需要记录,最后得到一组差异记录。
对差异记录要应用到真正的 DOM 树上,例如节点的替换、移动、删除,文本内容的改变等。
小程序里,由于无法直接操作 DOM,主要也是通过数据传递的方式来进行相关的模版更新。模版绑定的机制、数据更新的机制,都可以参照上面的说明,想更具体理解也可以参考《前端模板引擎》。
那么既然不在一个线程,数据的通信是怎么做的呢?
小程序的视图层目前使用 WebView 作为渲染载体,而逻辑层是由独立的 JavascriptCore 作为运行环境。在架构上,WebView 和 JavascriptCore 都是独立的模块,并不具备数据直接共享的通道。
一个小程序存在多个界面,所以渲染层存在多个 WebView 线程。 逻辑层和渲染层的通信会经由微信客户端(Native)做中转,逻辑层发送网络请求也经由 Native 转发 ,小程序的通信模型如图:
当前,视图层和逻辑层的数据传输,实际上通过两边提供的 evaluateJavascript 所实现。即用户传输的数据,需要将其转换为字符串形式传递,同时把转换后的数据内容拼接成一份 JS 脚本,再通过执行 JS 脚本的形式传递到两边独立环境。
而 evaluateJavascript 的执行会受很多方面的影响,数据到达视图层并不是实时的。所以我们的setData
函数将数据从逻辑层发送到视图层,是异步的。
有了线程之间的通信,我们来看看小程序的渲染机制。
双线程的渲染,其实是结合了前面的一系列机制(模版绑定、虚拟 DOM、线程通信),最后整合的一个执行步骤。
1. 通过模版数据绑定和虚拟 DOM 机制,小程序提供了带有数据绑定语法的 DSL 给到开发者,用来在渲染层描述界面的结构。
就是我们常见的这些:
<view> {{ message }} </view>
<view wx:if="{{condition}}"> </view>
<checkbox checked="{{false}}"> </checkbox>
噢,这里顺便吐个槽,wx:if
竟然不支持[].indexOf(xx) > -1
等等相关的函数运算(摔!)。
2. 小程序在逻辑层提供了设置页面数据的 api。
不用问就是setData
了:
this.setData({
key: value
})
setData
函数用于将数据从逻辑层发送到视图层(异步),同时改变对应的this.data
的值(同步)。
3. 逻辑层需要更改界面时,只要把修改后的 data 通过 setData 传到渲染层。
传输的数据,会转换为字符串形式传递,故应尽量避免传递大量数据。
4. 渲染层会根据前面提到的渲染机制重新生成 VD(虚拟 DOM)树,并更新到对应的 DOM 树上,引起界面变化。
原生组件的出现,其实与 setData 的机制也有那么点关系,那么就当题外话一块补充下。
我们知道,用户的一次交互,如点击某个按钮,开发者的逻辑层要处理一些事情,然后再通过 setData 引起界面变化。这样的一个过程需要四次通信:
在一些强交互的场景(表单、canvas等),这样的操作流程会导致用户体验卡顿。
前面也说过,小程序是 Hybrid 应用,除了 Web 组件的渲染体系(上面讲到),还有由客户端原生参与组件(原生组件)的渲染。
引入原生组件主要有 3 个好处:
而原生组件的渲染过程:
简单来说,就是 原生组件在 WebView 这一层只需要渲染一个占位元素,之后客户端在这块占位元素之上叠了一层原生界面。
有利必有弊,原生组件也是有限制的:
总而言之,这一节内容主要是围绕 setData 展开,包括双线程的渲染机制、通信机制,setData 的出现(逻辑层通知渲染层)、工作原理(evaluateJavascript 字符串传递)、使用建议(setData 交互性能)、性能优化(原生组件出现)。
小程序乍一看是简单的双线程设计,但仔细研究就会发现设计过程中也遇到了不少问题,不断探索解决才有了现在的美好样子。我们在开发过程中会踩的一些坑,其实在理解原理之后便很容易懂了。
现在再来看,官方在性能优化中说到的优化建议,你都能深刻理解了吗?