[Flutter翻译]用Mono调用Flutter的F#/.NET代码。

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原文作者：nick-fisher.com/

发布时间：2019年9月2日

我有义务向任何找到这里的人发出严重警告。

不要做任何事情，我下面解释。

认真地。

我很快就会推荐玩弄一对火焰电锯。我要说的一切都是一个可怕的想法，你应该完全忽略它。

为什么这么说？

因为虽然可以将Mono和Flutter运行时粘合在一起，但会让你的应用程序看起来像1916年左右的Somme的软件一样。

只有当你真的，真的想要一个应用程序时，你才可以尝试这样做。

不能端到端测试 双倍于原来的二进制大小 依赖于C、CMake、F#和MSBuild，其中大部分对普通移动开发者来说是陌生的（至少是新的）。 由于没有一个单一的构建系统能够解决传统的Android/Objective-C/Swift构建系统在.NET端遇到的汇编依赖/版本问题，所以只能分块构建。 如果你真的需要在移动应用中使用.NET，请使用Xamarin。

如果你真的想使用Flutter，用Dart重写你的库。

我求你--不要混搭。

我这么做了，结果弄得一塌糊涂，以至于我又回到了第二种选择。我想说的是，比我做下面的事情花的时间还少。

说实话，我实在想不出有哪种情况下的取舍会是净正值。

说完了这些，我们来看看动机。

用Mono衔接Flutter和.NET

假设你有一个用Flutter/Dart编写的现有跨平台移动应用程序。

有一天，你偶然发现了一个用（比如）F#编写的奇妙的.NET库，它将你的应用程序从平淡无奇变成了独角兽。

你很想把这两个库整合起来。你要怎么做呢？

首先，快速回顾一下Flutter应用程序的样子。

一个单一的Dart代码库，有一个漂亮的布局/渲染框架，通过Dart虚拟机在Android和iOS上运行。

在Android上，你的应用程序代码和框架本身被编译成字节码，然后由Dart VM进行JIT编译，并由操作系统在CPU上执行。

苹果在iOS上不允许JIT编译代码，所以代码是AOT编译，跳过字节码-JIT编译步骤。

请记住，我在这里使用的 "操作系统 "的定义相当宽松，包括仿真器、模拟器、系统库和本地API。

现在在.NET方面，事情看起来相当相似。F#代码，编译成CIL（字节码），通过运行时（.NET或Mono）进行JIT编译，然后由操作系统在CPU上执行。

对于Flutter应用程序与本地代码的互操作，两个运行时（或静态库，在AOT背景下）需要进行通信。

虽然这一点正在开发中，但Dart目前并不支持本地互操作。Flutter只能通过Java（Android）或Objective C/Swift的平台通道与本地代码进行通信。这些都是简单明了的，而且有详细的文档，所以我在这里就不多说了。

要与F#/.NET程序集进行互操作，我们需要嵌入一个能够在arm64、armv7或x86（针对仿真器）以及iOS和Android操作系统上运行的本地CLR。

Mono是唯一符合这里要求的运行时。.NET Framework和.NET Core都不能用于移动架构--我猜想这是因为微软收购了Xamarin（它在Mono的外壳下运行），支持两个跨平台的CLR实现并不谨慎。

嵌入Mono

那么，我们该如何 "嵌入 "Mono呢？这到底是什么意思呢？

与.NET Framework类似，Mono "安装 "是一组库（静态或动态编译），包含基本的CLR类型（String、Object等）、系统库（文件、内存分配等）、JIT编译器和调用JIT编译代码所需的指令（"trampolines"）。自己的.NET汇编中的方法是通过Mono运行时来调用的。

"嵌入 "Mono基本上意味着。

  • 为给定的操作系统/架构组合构建/部署正确的Mono库。
  • 初始化Mono运行时，以确保所有基础库被正确加载。
  • 将数据从 "原生 "数据类型转换为 "Mono "类型（例如将JNI JStrings或Objective-C NSString转换为Mono Strings）的胶合代码。
  • 胶水代码来定位你自己的程序集（以及你想使用的方法/类），这样你就可以将你的数据传入并处理任何异常。

请注意，这一切都发生在原生（C）代码中--所以在Android上，例如，你的应用程序最终会看起来像这样。

现在，你可能已经开始明白为什么复杂的东西不值得。

编译单片机

首先，你需要编译Mono运行时和一个交叉编译器（因为所有的汇编都需要为iOS进行AOT编译）。

克隆github.com/mono/mono/ ，然后按照sdks目录下的说明进行操作（注意，这需要一个现有的Mono安装来引导，以及automake和ninjna）。

对于Android来说，理论上可以在Windows上实现，但我通过cygwin和WSL都遇到了重大问题。最后，我在Linux上构建了所有的Android专用库。对于iOS库，一切都需要在MacOS上构建。

在sdks/out下，你将最终为每个架构/操作系统组合建立Mono构建。

  • ./android -arm64 -v8a -release
  • ./android-armeabi-v7a-release
  • ./ios-bcl
  • ./ios-cross64-release
  • ./ios-target64-release

这应该会构建基类库（BCLs - 处理核心任务的标准 CLI 库，如汇编加载、安全等）。然而，如果没有，你可能需要先在根目录下运行autogen和make。

./autogen.sh --with-monodroid # for Android
./autogen.sh --with-monotouch # for iOS
make

编译自己的汇编

假设你要调用的F#模块是这样的。

module Hello

  [<EntryPoint>]
  let say x = 
    sprintf "You said %s" x

用fsharpc(或dotnet build)编译它，将你的主项目定位为.NET 4.6.2+控制台应用程序。

Mono需要一个汇编入口点来设置正确的AppDomain路径，并且与.NET Core应用程序有一些不兼容。请注意 EntryPoint 注释。

[Android]复制库

在Android上，将所有项目的DLLs、BCLs和配置一起压缩。

mkdir myproj
mkdir myproj/lib
mkdir myproj/lib/mono
mkdir myproj/lib/mono/4.5
mkdir myproj/etc
mkdir myproj/etc/mono
cp $SRCDIR/hello.dll myproj
cp -R $MONO_REPO_DIR/mcs/class/lib/monotouch/*.dll myproj/lib # replace monotouch with monodroid for Android
cp -R $MONO_REPO_DIR/mcs/class/lib/monotouch/Facades/*.dll myproj/lib
mv myproj/lib/mscorlib.dll myproj/lib/mono/4.5
cp $MONO_REPO_DIR/sdks/builds/ios-target64-release/data/config myproj/etc/mono # replace ios-target-64 with android-arm64-v8a-release for Android

我任意使用了环境变量SRCDIR和MONO_REPO_DIR--你需要将它们设置为正确的目录。

配置文件是需要的，因为Mono会根据所选择的平台，将某些DLLs映射到特定的本地库。

在我的构建中，这些配置文件在不同的架构下是一样的（例如 armv8 与 armv7），所以无论你选择 ios-target-64/ios-target-32/等等，都没有关系。不过，以后可能会有变化，所以要注意。

这个文件夹结构并没有什么特别重要的地方。我们很快就会看到，Mono允许我们手动设置配置和基础库目录。

不过，有两点需要注意。

  • Mono希望在mono/4.5子文件夹下找到mscorlib.dll。
  • Mono在其DLLs的同一目录下寻找本地重映射库，这意味着我们需要将我们的架构特定库复制到应用程序内部的myproj/lib目录。

在你的Flutter pubspec.yaml中，将这个zip文件添加为资产。你需要在启动时写你自己的脚本来解压这些库到应用程序的${dataDir}/app_flutter子目录。我在这里创建了一个要点，会有帮助。

理想情况下，我会将其与Gradle build集成在一起，但我想不出嵌入动态库（.so）以外的文件的方法。

我假设Android要求所有非库文件都要打包成应用资产。

[iOS]AOT编译库并通过Xcode进行链接

在iOS上，所有的程序集都需要通过Xcode进行AOT编译和复制（而不是在运行时进行压缩和解压）。

我在让这一切工作时遇到了很多困难。

编译成功并不意味着库会真正运行。

引擎盖下有很多强大的、隐藏的依赖关系，这意味着你需要使用正确版本的mscorlib.dll、FSharp.Core.dll、编译开关等等。

大致来说，我需要

  • 使用Xamarin.iOS二进制库中的FSharp.Core.dll。不要从NuGet或你的项目构建文件夹中复制--我相信Mono下需要一个较旧的构建。
  • 使用与你的Mono构建中完全相同的BCL，而不是用于构建项目的汇编。
  • 用 -static 和 -direct-icalls 来编译 mscorlib。

如果你针对icall库进行链接，这应该不是必要的，但是Mono每次都会在没有它的情况下崩溃，抱怨找不到icall查找表。

  • 为每个架构创建自己的ld/assembler脚本。

同样，这应该是不需要的，但我的Mono安装没有正确调用本地汇编器/链接器，所以我不得不手动设置这个。

当你编译的时候，使用正确的工具前缀开关（即工具前缀=aarch64-，或工具前缀=armv7s-）。

$ cat /usr/local/bin/aarch64-as
as -arch arm64 $@

$ cat /usr/local/bin/aarch64-ld
clang -Xlinker -v -Xlinker -F/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Developer/SDKs/iPhoneOS.sdk/usr/lib/ -arch arm64 $@

$ cat /usr/local/bin/armv7s-as
as -arch armv7 $@

$ cat /usr/local/bin/armv7s-ld
clang -Xlinker -v -Xlinker -F/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Developer/SDKs/iPhoneOS.sdk/usr/lib/ -arch armv7s $@

mono --aot=full,static,tool-prefix=aarch64,direct-icalls mscorlib.dll

冲洗并重复所有BCLs和项目程序集（不包括mscorlib.dll以外的DLLs的静态和直接icalls开关）。

[Android] 通过CMake链接库

我不会介绍通过Gradle/Flutter构建过程将CMake纳入构建管道的来龙去脉。长话短说，你需要为每个架构复制libmonosgen-2.0.so到你的Flutter项目的android/src/main/jniLibs目录下的相应文件夹。

cp $MONO_REPO_DIR/sdks/out/android-arm64-v8a-release/lib/libmonosgen-2.0.so $FLUTTER_PROJECT_DIR/android/src/main/jniLibs/arm64-v8a
cp $MONO_REPO_DIR/sdks/out/android-armeabi-v7a-release/lib/libmonosgen-2.0.so $FLUTTER_PROJECT_DIR/android/src/main/jniLibs/armeabi-v7a
# repeat for all architectures

您的 CMakeLists.txt 文件将需要包含以下内容。

link_directories("${Project_SOURCE_DIR}/../jniLibs/${ANDROID_ABI}")
add_library(hello SHARED hello.c)
target_include_directories (parser
                            PUBLIC 
                            "$MONO_REPO_DIR/sdks/out/android-x86-release/include/mono-2.0"
                            "$GLIB_SRC_DIR"
                            "$GLIB_SRC_DIR/glib"
                            "$GLIB_BUILD_DIR/glib" )
target_link_libraries(hello monosgen-2.0 android log gcc m)

[iOS]通过Xcode链接库

在Xcode中，你需要将你的整个应用程序与Mono运行时和你刚刚编译的库（静态或其他）链接起来。你还需要复制原始的程序集（即使实际编译的代码是静态链接的，运行时仍然需要来自程序集的引用元数据来加载这些代码）。

在你的Runner--Build Phase--"Link Binary with Libraries "下，将所有AOT编译的库链接进去。对于动态库，这些也需要包含在 "嵌入框架 "下。

对于动态库，你还需要使用install-name-tool来改变每个动态库的ID和它的rpath。

你还需要包含glib和Mono头文件。

不要尝试直接通过XCode中的Pods项目来设置这些--这些设置会被覆盖。通过ios/yourapp.podspec文件来设置这些，如下所示。

  s.pod_target_xcconfig  = { 
    'USER_HEADER_SEARCH_PATHS' => '/usr/local/lib/glib-2.0/include /usr/local/include/glib-2.0 $MONO_REPO_DIR/include/mono-2.0',     
    'ALWAYS_SEARCH_USER_PATHS' => 'YES' }

标准的Mono SDK构建并不包含x86-64二进制文件，所以如果你想在模拟器上运行，你需要手动将所有的libmonosgen-2.0-compat.dylib文件压缩成一个 "胖 "库，并引用它。

lipo $MONO_REPO_DIR/sdks/out/target-ios-target-64/libmonosgen-2.0.compat.dylib $MONO_REPO_DIR/sdks/out/target-ios-target-32/libmonosgen-2.0.dylib **repeat for all architectures** -create -output libmonosgen-2.0_fat.dylib

加载Mono运行时并调用汇编方法的C代码。

这一步是相当复杂的，一旦加载了运行时，就会变得非常针对应用程序。

关于如何将本地类型转换为传递给Mono运行时、寻找方法/类等，请参考Mono文档。

我在这里只介绍运行时的初始化。

请注意，你的interop代码需要在glib上构建。

yum install glib # Android
brew install glib # ios

我有一个担心的问题是，glibconfig.h是一个生成的/架构特定的文件，包含了某些大小的类型定义。虽然我没有从中遇到任何问题，但我不能保证这一点是确定的。有更多经验的人需要评论一下。

大致来说，原生代码会。

  • 找到应用程序安装目录的绝对路径
  • 找到XCode复制动态库和DLLs的子目录。
  • 在这个路径上调用mono_set_dirs。
  • [iOS] 在任何静态编译的DLL上调用mono_aot_register_module。
  • [iOS] 调用mono_jit_set_aot_mode(MONO_AOT_MODE_FULL)。
  • 调用mono_jit_init("myapp")。
  • 调用mono_domain_assembly_open(myDomain, path_to_your_dll)。

下面是我的iOS部分代码的直接复制和粘贴（注意，我实际上是把所有的Mono库/DLLs作为一个单独的框架捆绑在一起，所以你的代码可能看起来略有不同）。

char* subdir = "/Frameworks/ParserAOT.framework/lib/";
assembly_path = malloc(strlen(path) + strlen(subdir));
strcpy(assembly_path, path);
strcat(assembly_path, subdir);
parser_dll_path = malloc(strlen(assembly_path) + strlen(ASSEMBLY_FILE_NAME));
strcpy(parser_dll_path, assembly_path);
strcat(parser_dll_path, ASSEMBLY_FILE_NAME);

config_path = malloc(strlen(assembly_path) + strlen("config"));
strcat(config_path, assembly_path);
strcat(config_path, "config");

mono_set_dirs(assembly_path, assembly_path);
mono_aot_register_module(mono_aot_module_mscorlib_info);
mono_config_parse (config_path);
mono_jit_set_aot_mode(MONO_AOT_MODE_FULL);
myDomain = mono_jit_init("myapp");
MonoAssembly *assembly = mono_domain_assembly_open (myDomain, parser_dll_path);

桥接Dart/Java/Objective C代码到本地代码

你的Dart代码需要通过平台通道向你的Java/Objective C代码发送消息。这是很直接的，所以我不会在这里介绍它。

在Android/Java方面，你将需要通过JNI方法将这个方法反弹到本地代码。这涉及到在你的Java类中添加一个方法签名，比如。

public native String invokeJNI(String method, String data);

...和一个匹配的C方法，比如：JNIEXPORT jobjectArray()

JNIEXPORT jobjectArray JNICALL
Java_com_avinium_parser_ParserPlugin_invokeJNI(JNIEnv *env, jobject obj, jstring method, jstring json) {

再次，阅读JNI的相关知识，以获得正确的实现。

对于iOS应用，直接从Objective C代码中调用C方法。

后脚本

这就是了。一个非常高层次的观点，让Flutter应用程序与F#(或任何.NET)程序集通信所需的东西。

值得吗？绝对不值得。

这是一个疯狂的工作量，最终收益为零。

如果我完全诚实的话，我应该在中途就放弃了。

我之所以坚持，是因为强迫症占据了上风，我不得不完成我开始的工作，无论多么愚蠢。

顺便说一下--你可能认为Mono的mkbundle会把所有的东西都打包成一个单一的共享库--Mono运行时、BCLs、你的应用程序DLL和它的依赖关系。

这实际上是可行的--但只适用于x86_64。mkbundle是为桌面二进制文件设计的，不会处理移动设备。

通过www.DeepL.com/Translator （免费版）翻译

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