聊聊React-Native 、Weex、QT Mobile和Flutter跨平台技术

1、跨平台技术简介

跨平台技术主要为三类：

H5+原生（Cordova、Ionic、微信小程序）
JavaScript开发+原生渲染（React Native、Weex、快应用）
自绘UI+原生(QT for mobile、Flutter)

2、Hybrid技术简介

2.1 H5+原生混合开发

这类框架主要原理就是将APP的一部分需要动态变动的内容通过H5来实现，通过原生的网页加载控件WebView (Android)或WKWebView（iOS）来加载（以后若无特殊说明，我们用WebView来统一指代android和iOS中的网页加载控件）。这样以来，H5部分是可以随时改变而不用发版，动态化需求能满足；同时，由于h5代码只需要一次开发，就能同时在Android和iOS两个平台运行，这也可以减小开发成本，也就是说，H5部分功能越多，开发成本就越小。我们称这种h5+原生的开发模式为混合开发，采用混合模式开发的APP我们称之为混合应用或Hybrid APP，如果一个应用的大多数功能都是H5实现的话，我们称其为Web APP 。

目前混合开发框架的典型代表有：Cordova、Ionic 和微信小程序，值得一提的是微信小程序目前是在webview中渲染的，并非原生渲染，但将来有可能会采用原生渲染。

2.2 混合开发技术点

如之前所述，原生开发可以访问平台所有功能，而混合开发中，H5代码是运行在WebView中，而WebView实质上就是一个浏览器内核，其JavaScript依然运行在一个权限受限的沙箱中，所以对于大多数系统能力都没有访问权限，如无法访问文件系统、不能使用蓝牙等。所以，对于H5不能实现的功能，都需要原生去做。而混合框架一般都会在原生代码中预先实现一些访问系统能力的API，然后暴露给WebView以供JavaScript调用，这样一来，WebView就成为了JavaScript与原生API之间通信的桥梁，主要负责JavaScript与原生之间传递调用消息，而消息的传递必须遵守一个标准的协议，它规定了消息的格式与含义，我们把依赖于WebView的用于在JavaScript与原生之间通信并实现了某种消息传输协议的工具称之为WebView JavaScript Bridge, 简称 JsBridge，它也是混合开发框架的核心。

总结

混合应用的优点是动态内容是H5，web技术栈，社区及资源丰富，缺点是性能不好，对于复杂用户界面或动画，WebView不堪重任。

3、React Native、Weex及快应用

3.1 React-Native

React Native (简称RN)是Facebook于2015年4月开源的跨平台移动应用开发框架，是Facebook早先开源的JS框架。

3.1.1 DOM树与控件树

文档对象模型（Document Object Model，简称DOM），是W3C组织推荐的处理可扩展标志语言的标准编程接口，一种独立于平台和语言的方式访问和修改一个文档的内容和结构。换句话说，这是表示和处理一个HTML或XML文档的标准接口。简单来说，DOM就是文档树，与用户界面控件树对应，在前端开发中通常指HTML对应的渲染树，但广义的DOM也可以指Android中的XML布局文件对应的控件树，而术语DOM操作就是指直接来操作渲染树（或控件树），因此，可以看到其实DOM树和控件树是等价的概念，只不过前者常用于Web开发中，而后者常用于原生开发中。

3.1.2 React中响应式编程

开发者只需关注状态转移（数据），当状态发生变化，React框架会自动根据新的状态重新构建UI。
React框架在接收到用户状态改变通知后，会根据当前渲染树，结合最新的状态改变，通过Diff算法，计算出树中变化的部分，然后只更新变化的部分（DOM操作），从而避免整棵树重构，提高性能。

值得注意的是，在第二步中，状态变化后React框架并不会立即去计算并渲染DOM树的变化部分，相反，React会在DOM的基础上建立一个抽象层，即虚拟DOM树，对数据和状态所做的任何改动，都会被自动且高效的同步到虚拟DOM，最后再批量同步到真实DOM中，而不是每次改变都去操作一下DOM。为什么不能每次改变都直接去操作DOM树？这是因为在浏览器中每一次DOM操作都有可能引起浏览器的重绘或回流：

重绘界面 : 如果DOM只是外观风格发生变化，如颜色变化，会导致浏览器重绘界面。
回流 : 如果DOM树的结构发生变化，如尺寸、布局、节点隐藏等导致，浏览器就需要回流（及重新排版布局）。

而浏览器的重绘和回流都是比较昂贵的操作，如果每一次改变都直接对DOM进行操作，这会带来性能问题，而批量操作只会触发一次DOM更新。

3.1.3 React Native渲染

JavaScriptCore 是一个JavaScript解释器，它在React Native中主要有两个作用：

为JavaScript提供运行环境。
是JavaScript与原生应用之间通信的桥梁，作用和JsBridge一样，事实上，在iOS中，很多JsBridge的实现都是基于 JavaScriptCore 。

而RN中将虚拟DOM映射为原生控件的过程中分两步：

布局消息传递；将虚拟DOM布局信息传递给原生；
原生根据布局信息通过对应的原生控件渲染控件树；

React Native是原生控件渲染，所以性能会比混合应用中H5好很多，同时React Native是Web开发技术栈，也只需维护一份代码，同样是跨平台框架。

3.2 Weex

Weex是阿里巴巴于2016年发布的跨平台移动端开发框架，思想及原理和React Native类似，最大的不同是语法层面，Weex支持Vue语法和Rax语法，Rax 的 DSL(Domain Specific Language) 语法是基于 React JSX 语法而创造。与 React 不同，在 Rax 中 JSX 是必选的，它不支持通过其它方式创建组件，所以学习 JSX 是使用 Rax 的必要基础。而React Native只支持JSX语法。

3.2.1 快应用

快应用是华为、小米、OPPO、魅族等国内9大主流手机厂商共同制定的轻量级应用标准，目标直指微信小程序。它也是采用JavaScript语言开发，原生控件渲染，与React Native和Weex相比主要有两点不同：

快应用自身不支持Vue或React语法，其采用原生JavaScript开发，其开发框架和微信小程序很像，值得一提的是小程序目前已经可以使用Vue语法开发（mpvue），从原理上来讲，Vue的语法也可以移植到快应用上。
React Native和Weex的渲染/排版引擎是集成到框架中的，每一个APP都需要打包一份，安装包体积较大；而快应用渲染/排版引擎是集成到ROM中的，应用中无需打包，安装包体积小，正因如此，快应用才能在保证性能的同时做到快速分发。

总结

JavaScript开发+原生渲染的方式主要优点如下：

采用Web开发技术栈，社区庞大、上手快、开发成本相对较低。
原生渲染，性能相比H5提高很多。
动态化较好，支持热更新。

不足：

渲染时需要JavaScript和原生之间通信，在有些场景如拖动可能会因为通信频繁导致卡顿。
JavaScript为脚本语言，执行时需要JIT(Just In Time)，执行效率和AOT(Ahead Of Time)代码仍有差距。
由于渲染依赖原生控件，不同平台的控件需要单独维护，并且当系统更新时，社区控件可能会滞后；除此之外，其控件系统也会受到原生UI系统限制，例如，在Android中，手势冲突消歧规则是固定的，这在使用不同人写的控件嵌套时，手势冲突问题将会变得非常棘手。

4、自绘制引擎

4.1 QT Mobile

自绘UI+原生。这种技术的思路是，通过在不同平台实现一个统一接口的渲染引擎来绘制UI，而不依赖系统原生控件，所以可以做到不同平台UI的一致性。注意，自绘引擎解决的是UI的跨平台问题，如果涉及其它系统能力调用，依然要涉及原生开发。这种平台技术的优点如下：

性能高；由于自绘引擎是直接调用系统API来绘制UI，所以性能和原生控件接近。
灵活、组件库易维护、UI外观保真度和一致性高；由于UI渲染不依赖原生控件，也就不需要根据不同平台的控件单独维护一套组件库，所以代码容易维护。由于组件库是同一套代码、同一个渲染引擎，所以在不同平台，组件显示外观可以做到高保真和高一致性；另外，由于不依赖原生控件，也就不会受原生布局系统的限制，这样布局系统会非常灵活。

不足：

动态性不足；为了保证UI绘制性能，自绘UI系统一般都会采用AOT模式编译其发布包，所以应用发布后，不能像Hybrid和RN那些使用JavaScript（JIT）作为开发语言的框架那样动态下发代码。
开发效率低：QT使用C++作为其开发语言，而编程需要效率是直接会影响APP开发效率的，C++作为一门静态语言，在UI开发方面灵活性不及JavaScript这样的动态语言，另外，C++需要开发者手动去管理内存分配，没有JavaScript及Java中垃圾回收（GC）的机制。

Flutter正是实现一套自绘引擎，并拥有一套自己的UI布局系统。不过，自绘制引擎的思路并不是什么新概念，Flutter并不是第一个尝试这么做的，在它之前有一个典型的代表，即大名鼎鼎的QT。

4.1.1 QT简介

Qt是一个1991年由Qt Company开发的跨平台C++图形用户界面应用程序开发框架。2008年，Qt Company科技被诺基亚公司收购，Qt也因此成为诺基亚旗下的编程语言工具。2012年，Qt被Digia收购。2014年4月，跨平台集成开发环境Qt Creator 3.1.0正式发布，实现了对于iOS的完全支持，新增WinRT、Beautifier等插件，废弃了无Python接口的GDB调试支持，集成了基于Clang的C/C++代码模块，并对Android支持做出了调整，至此实现了全面支持iOS、Android、WP，它提供给应用程序开发者构建图形用户界面所需的所有功能。但是，QT虽然在PC端获得了巨大成功，备受社区追捧，然而其在移动端却表现不佳，在近几年，虽然偶尔能听到QT的声音，但一直很弱，无论QT本身技术如何、设计思想如何，但事实上终究是败了，究其原因，笔者认为主要有四：

QT移动开发社区太小，学习资料不足，生态不好。
官方推广不利，支持不够。
移动端发力较晚，市场已被其它动态化框架占领（Hybrid和RN)。
在移动开发中，C++开发和Web开发栈相比有着先天的劣势，直接结果就是QT开发效率太低。

基于此四点，尽管QT是移动端开发跨平台自绘引擎的先驱，但却成为了烈士。

4.2 Flutter

4.2.1 Flutter简介

Flutter 是 Google推出并开源的移动应用开发框架，主打跨平台、高保真、高性能。开发者可以通过 Dart语言开发 App，一套代码同时运行在 iOS 和 Android平台。 Flutter提供了丰富的组件、接口，开发者可以很快地为 Flutter添加 native扩展。同时 Flutter还使用 Native引擎渲染视图，这无疑能为用户提供良好的体验。

2017 年 Google I/O 大会上，Google 首次推出了一款新的用于创建跨平台、高性能的移动应用框架。
2018年2月，Flutter发布了第一个Beta版本，同年五月，在2018年Google I/O 大会上，Flutter 更新到了 beta 3 版本。
2018年6月，Flutter发布了首个预览版本，这意味着 Flutter 进入了正式版（1.0）发布前的最后阶段。

4.2.2 跨平台自绘引擎

Flutter与用于构建移动应用程序的其它大多数框架不同，因为Flutter既不使用WebView，也不使用操作系统的原生控件。相反，Flutter使用自己的高性能渲染引擎来绘制widget。这样不仅可以保证在Android和iOS上UI的一致性，而且也可以避免对原生控件依赖而带来的限制及高昂的维护成本。

Flutter使用Skia作为其2D渲染引擎，Skia是Google的一个2D图形处理函数库，包含字型、坐标转换，以及点阵图都有高效能且简洁的表现，Skia是跨平台的，并提供了非常友好的API，目前Google Chrome浏览器和Android均采用Skia作为其绘图引擎。

目前Flutter目前默认支持iOS、Android、Fuchsia（Google新的自研操作系统）三个移动平台。但Flutter亦可支持Web开发（Flutter for web）和PC开发，本书的示例和介绍主要是基于iOS和Android平台的，其它平台读者可以自行了解。

4.2.3 高性能

Flutter高性能主要靠两点来保证，首先，Flutter APP采用Dart语言开发。Dart在 JIT（即时编译）模式下，速度与 JavaScript基本持平。但是 Dart支持 AOT，当以 AOT模式运行时，JavaScript便远远追不上了。速度的提升对高帧率下的视图数据计算很有帮助。其次，Flutter使用自己的渲染引擎来绘制UI，布局数据等由Dart语言直接控制，所以在布局过程中不需要像RN那样要在JavaScript和Native之间通信，这在一些滑动和拖动的场景下具有明显优势，因为在滑动和拖动过程往往都会引起布局发生变化，所以JavaScript需要和Native之间不停的同步布局信息，这和在浏览器中要JavaScript频繁操作DOM所带来的问题是相同的，都会带来比较可观的性能开销。

4.2.3 采用Dart语言开发

这是一个很有意思，但也很有争议的问题，在了解Flutter为什么选择了 Dart而不是 JavaScript之前我们先来介绍两个概念：JIT和AOT。

目前，程序主要有两种运行方式：静态编译与动态解释。

AOT: 静态编译的程序在执行前全部被翻译为机器码，通常将这种类型称为AOT （Ahead of time）即 “提前编译”；
JIT: 而解释执行的则是一句一句边翻译边运行，通常将这种类型称为JIT（Just-in-time）即“即时编译”。

AOT程序的典型代表是用C/C++开发的应用，它们必须在执行前编译成机器码，而JIT的代表则非常多，如JavaScript、python等，事实上，所有脚本语言都支持JIT模式。

但需要注意的是JIT和AOT指的是程序运行方式，和编程语言并非强关联的，有些语言既可以以JIT方式运行也可以以AOT方式运行，如Java、Python，它们可以在第一次执行时编译成中间字节码、然后在之后执行时可以直接执行字节码，也许有人会说，中间字节码并非机器码，在程序执行时仍然需要动态将字节码转为机器码，是的，这没有错，不过通常我们区分是否为AOT的标准就是看代码在执行之前是否需要编译，只要需要编译，无论其编译产物是字节码还是机器码，都属于AOT。在此，读者不必纠结于概念，概念就是为了传达精神而发明的，只要读者能够理解其原理即可，得其神忘其形。

4.3 Dart和JavaScript做一个对比

现在我们看看Flutter为什么选择Dart语言？笔者根据官方解释以及自己对Flutter的理解总结了以下几条（由于其它跨平台框架都将JavaScript作为其开发语言，所以主要将Dart和JavaScript做一个对比）：

开发效率高

Dart运行时和编译器支持Flutter的两个关键特性的组合：

基于JIT的快速开发周期：Flutter在开发阶段采用，采用JIT模式，这样就避免了每次改动都要进行编译，极大的节省了开发时间；

基于AOT的发布包: Flutter在发布时可以通过AOT生成高效的ARM代码以保证应用性能。而JavaScript则不具有这个能力。

高性能

Flutter旨在提供流畅、高保真的的UI体验。为了实现这一点，Flutter中需要能够在每个动画帧中运行大量的代码。这意味着需要一种既能提供高性能的语言，而不会出现会丢帧的周期性暂停，而Dart支持AOT，在这一点上可以做的比JavaScript更好。

快速内存分配

Flutter框架使用函数式流，这使得它在很大程度上依赖于底层的内存分配器。因此，拥有一个能够有效地处理琐碎任务的内存分配器将显得十分重要，在缺乏此功能的语言中，Flutter将无法有效地工作。当然Chrome V8的JavaScript引擎在内存分配上也已经做的很好，事实上Dart开发团队的很多成员都是来自Chrome团队的，所以在内存分配上Dart并不能作为超越JavaScript的优势，而对于Flutter来说，它需要这样的特性，而Dart也正好满足而已。

类型安全

由于Dart是类型安全的语言，支持静态类型检测，所以可以在编译前发现一些类型的错误，并排除潜在问题，这一点对于前端开发者来说可能会更具有吸引力。与之不同的，JavaScript是一个弱类型语言，也因此前端社区出现了很多给JavaScript代码添加静态类型检测的扩展语言和工具，如：微软的TypeScript以及Facebook的Flow。相比之下，Dart本身就支持静态类型，这是它的一个重要优势。

Dart团队就在你身边

看似不起眼，实则举足轻重。由于有Dart团队的积极投入，Flutter团队可以获得更多、更方便的支持，正如Flutter官网所述“我们正与Dart社区进行密切合作，以改进Dart在Flutter中的使用。例如，当我们最初采用Dart时，该语言并没有提供生成原生二进制文件的工具链（这对于实现可预测的高性能具有很大的帮助），但是现在它实现了，因为Dart团队专门为Flutter构建了它。同样，Dart VM之前已经针对吞吐量进行了优化，但团队现在正在优化VM的延迟时间，这对于Flutter的工作负载更为重要。”

技术类型 UI渲染方式性能开发效率动态化框架代表 H5+原生 WebView渲染一般高支持 Cordova、Ionic JavaScript+原生渲染原生控件渲染好中支持 RN、Weex 自绘UI+原生调用系统API渲染好 Flutter高, QT低默认不支持 QT、Flutter

总结

技术类型级	UI渲染方式	性能	开发效率	动态化	框架代表
H5+原生	WebView渲染	一般	高	支持	Cordova、Ionic
JavaScript+原生渲染	原生控件渲染	好	中	支持	RN、Weex
自绘UI+原生	调用系统API渲染	好	F 高 QT低	默认不支持	QT、Flutter

上表中开发语言主要指UI的开发语言。而开发效率，是指整个开发周期的效率，包括编码时间、调试时间、以及排错、兼容时间。

动态化：主要指是否支持动态下发代码和是否支持热更新。

值得注意的是:Flutter的Release包默认是使用Dart AOT模式编译的，所以不支持动态化；

但是Dart还有JIT或snapshot运行方式，这些模式都是支持动态化的。