小程序入门与探索

一、介绍

小程序是一种不需要下载安装即可使用的应用，它实现了应用“触手可及”的梦想，用户扫一扫或者搜一下即可打开应用。也体现了“用完即走”的理念，用户不用关心是否安装太多应用的问题。应用将无处不在，随时可用，但又无需安装卸载

二、快速入门

1. 开发准备

申请AppID

开发小程序的第一步，需要拥有一个小程序 AppID，后续的所有开发流程会基于这个 AppID 来完成。使用浏览器打开mp.weixin.qq.com/wxopen/ware… 填入相关的信息，就可以完成注册了。

注册成功之后，点击 “开发”—“开发设置” 就可以看到小程序的 AppID，如下图所示：

安装开发者工具

点击 开发者工具下载 ，根据自己的操作系统下载对应的安装包进行安装。需要注意的是，小程序开发工具在 Windows上仅支持 Windows 7 及以上版，在 Mac 上支持 OS X 10.8 及以上版本。

创建小程序

具体步骤如下： step1: 打开小程序开发工具，选择小程序项目
step2: 输入项目名称
step3: 点击目录，选择一个空文件夹
step4: 输入AppID
step5: 开发模式选择小程序
step6: 后端服务根据业务需要选择微信云开发 或者 不使用云服务
step7: 点击确定，那么第一个小程序项目就创建成功了。

点击“开发者工具”工具栏上的预览按钮，使用微信扫描生成的二维码，就可以在手机端体验小程序了

2. 页面结构

.
├── app.js    -----------------------------  小程序逻辑
├── app.json  -----------------------------  全局配置
├── app.wxss  -----------------------------  全局样式文件
├── pages
│   ├── index
│   │   ├── index.js     ----------------   页面逻辑
│   │   ├── index.json   ----------------   当前页面配置
│   │   ├── index.wxml   ----------------   页面结构
│   │   └── index.wxss   ----------------   页面样式
├── project.config.json.   ----------------   项目配置文件
├── sitemap.json    -----------------------   微信索引配置
└── utils           -----------------------   工具库
    └── util.js

3. 代码构成

文件类型

1. .json 后缀的 JSON 配置文件
2. .wxml 后缀的 WXML 模板文件
3. .wxss 后缀的 WXSS 样式文件
4. .js 后缀的 JS 脚本逻辑文件

JSON 配置

JSON 是一种数据格式，并不是编程语言，在小程序中，JSON扮演的静态配置的角色。

我们可以看到在项目的根目录有一个 app.json 和 project.config.json，此外在 pages/index 目录下还有一个 index.json，我们依次来说明一下它们的用途。

小程序配置 app.json

app.json 是当前小程序的全局配置，包括了小程序的所有页面路径、界面表现、网络超时时间、底部 tab 等。QuickStart 项目里边的 app.json 配置内容如下：

{
  "pages":[
    "pages/index/index",
    "pages/logs/logs"
  ],
  "window":{
    "backgroundTextStyle":"light",
    "navigationBarBackgroundColor": "#fff",
    "navigationBarTitleText": "Weixin",
    "navigationBarTextStyle":"black"
  }
}

我们简单说一下这个配置各个项的含义:

1. pages字段 —— 用于描述当前小程序所有页面路径，这是为了让微信客户端知道当前你的小程序页面定义在哪个目录。
2. window字段 —— 定义小程序所有页面的顶部背景颜色，文字颜色定义等。 其他配置项细节可以参考文档 小程序的配置 app.json 。

工具配置 project.config.json

通常大家在使用一个工具的时候，都会针对各自喜好做一些个性化配置，例如界面颜色、编译配置等等，当你换了另外一台电脑重新安装工具的时候，你还要重新配置。

考虑到这点，小程序开发者工具在每个项目的根目录都会生成一个 project.config.json，你在工具上做的任何配置都会写入到这个文件，当你重新安装工具或者换电脑工作时，你只要载入同一个项目的代码包，开发者工具就自动会帮你恢复到当时你开发项目时的个性化配置，其中会包括编辑器的颜色、代码上传时自动压缩等等一系列选项。

其他配置项细节可以参考文档 开发者工具的配置 。

页面配置 page.json

这里的 page.json 其实用来表示 pages/logs 目录下的 logs.json 这类和小程序页面相关的配置。

如果你整个小程序的风格是蓝色调，那么你可以在 app.json 里边声明顶部颜色是蓝色即可。实际情况可能不是这样，可能你小程序里边的每个页面都有不一样的色调来区分不同功能模块，因此我们提供了 page.json，让开发者可以独立定义每个页面的一些属性，例如刚刚说的顶部颜色、是否允许下拉刷新等等。

其他配置项细节可以参考文档 页面配置 。

WXML 模板

从事过网页编程的人知道，网页编程采用的是 HTML + CSS + JS 这样的组合，其中 HTML 是用来描述当前这个页面的结构，CSS 用来描述页面的样子，JS 通常是用来处理这个页面和用户的交互。

同样道理，在小程序中也有同样的角色，其中 WXML 充当的就是类似 HTML 的角色。打开 pages/index/index.wxml，你会看到以下的内容:

<view class="container">
  <view class="userinfo">
    <button wx:if="{{!hasUserInfo && canIUse}}"> 获取头像昵称 </button>
    <block wx:else>
      <image src="{{userInfo.avatarUrl}}" background-size="cover"></image>
      <text class="userinfo-nickname">{{userInfo.nickName}}</text>
    </block>
  </view>
  <view class="usermotto">
    <text class="user-motto">{{motto}}</text>
  </view>
</view>

和 HTML 非常相似，WXML 由标签、属性等等构成。但是也有很多不一样的地方，我们来一一阐述一下：

1. 标签名字有点不一样 往往写 HTML 的时候，经常会用到的标签是 div, p, span，开发者在写一个页面的时候可以根据这些基础的标签组合出不一样的组件，例如日历、弹窗等等。换个思路，既然大家都需要这些组件，为什么我们不能把这些常用的组件包装起来，大大提高我们的开发效率。

从上边的例子可以看到，小程序的 WXML 用的标签是 view, button, text 等等，这些标签就是小程序给开发者包装好的基本能力，我们还提供了地图、视频、音频等等组件能力。

更多详细的组件讲述参考下个章节 小程序的能力

2. 多了一些 wx:if 这样的属性以及 {{ }} 这样的表达式

在网页的一般开发流程中，我们通常会通过 JS 操作 DOM (对应 HTML 的描述产生的树)，以引起界面的一些变化响应用户的行为。例如，用户点击某个按钮的时候，JS 会记录一些状态到 JS 变量里边，同时通过 DOM API 操控 DOM 的属性或者行为，进而引起界面一些变化。当项目越来越大的时候，你的代码会充斥着非常多的界面交互逻辑和程序的各种状态变量，显然这不是一个很好的开发模式，因此就有了 MVVM 的开发模式（例如 React, Vue），提倡把渲染和逻辑分离。简单来说就是不要再让 JS 直接操控 DOM，JS 只需要管理状态即可，然后再通过一种模板语法来描述状态和界面结构的关系即可。

小程序的框架也是用到了这个思路，如果你需要把一个 Hello World 的字符串显示在界面上。

WXML 是这么写 :

<text>{{msg}}</text>

JS 只需要管理状态即可:

this.setData({ msg: "Hello World" })

通过 {{ }} 的语法把一个变量绑定到界面上，我们称为数据绑定。仅仅通过数据绑定还不够完整的描述状态和界面的关系，还需要 if/else, for等控制能力，在小程序里边，这些控制能力都用 wx: 开头的属性来表达。

更详细的文档可以参考 WXML

WXSS 样式

WXSS 具有 CSS 大部分的特性，小程序在 WXSS 也做了一些扩充和修改。

1. 新增了尺寸单位。在写 CSS 样式时，开发者需要考虑到手机设备的屏幕会有不同的宽度和设备像素比，采用一些技巧来换算一些像素单位。WXSS 在底层支持新的尺寸单位 rpx ，开发者可以免去换算的烦恼，只要交给小程序底层来换算即可，由于换算采用的浮点数运算，所以运算结果会和预期结果有一点点偏差。

2. 提供了全局的样式和局部样式。和前边 app.json, page.json 的概念相同，你可以写一个 app.wxss 作为全局样式，会作用于当前小程序的所有页面，局部页面样式 page.wxss 仅对当前页面生效。

3. 此外 WXSS 仅支持部分 CSS 选择器

更详细的文档可以参考 WXSS 。

JS 逻辑交互

一个服务仅仅只有界面展示是不够的，还需要和用户做交互：响应用户的点击、获取用户的位置等等。在小程序里边，我们就通过编写 JS 脚本文件来处理用户的操作。

<view>{{ msg }}</view>

<button bindtap="clickMe">点击我</button>

点击 button 按钮的时候，我们希望把界面上 msg 显示成 "Hello World"，于是我们在 button 上声明一个属性: bindtap ，在 JS 文件里边声明了 clickMe 方法来响应这次点击操作：

Page({

  clickMe: function() {

    this.setData({ msg: "Hello World" })

  }

})

响应用户的操作就是这么简单，更详细的事件可以参考文档 WXML - 事件 。

此外你还可以在 JS 中调用小程序提供的丰富的 API，利用这些 API 可以很方便的调起微信提供的能力，例如获取用户信息、本地存储、微信支付等。在前边的 QuickStart 例子中，在 pages/index/index.js 就调用了 wx.getUserInfo 获取微信用户的头像和昵称，最后通过 setData 把获取到的信息显示到界面上。更多 API 可以参考文档 小程序的API 。

4. 发布

小程序提供了两种发布模式：全量发布和分阶段发布。全量发布是指当点击发布之后，所有用户访问小程序时都会使用当前最新的发布版本。分阶段发布是指分不同时间段来控制部分用户使用最新的发布版本，分阶段发布我们也称为灰度发布。一般来说，普通小程序发布时采用全量发布即可，当小程序承载的功能越来越多，使用的用户数越来越多时，采用分阶段发布是一个非常好的控制风险的办法。因为随着程序的复杂度提高以及影响面的扩大，新版本的代码改动或多或少会带来Bug，作为服务方当然不希望异常的服务状态一下子扩散到整个用户群体，此时应该通过分阶段发布来逐步观察服务的稳定性，再决定是否进行全量发布。 还需要留意一点，并非全量发布之后，用户就会立即使用到最新版的小程序，这是因为微信客户端存有旧版本小程序包缓存。用户在使用小程序时会优先打开本地的小程序包，微信客户端在某些特定的时机异步去更新最新的小程序包。一般我们认为全量发布的24小时后，所有用户才会真正使用到最新版的小程序。

项目配置

项目发布前，检查一遍项目的基本配置信息，避免配置信息不符合规范。

更改项目配置

登陆微信公众平台，开发配置->开发设置

发布流程

1. 点击开发者工具上传，

2. 登陆微信公众平台, 管理 -> 版本管理-> 选取指定版本->发布体验版

3. 测试通过，选取指定版本进行提交审核

三、架构设计

1. 双线程模型

小程序的运行环境分成渲染层和逻辑层， WXML 模板和 WXSS 样式工作在渲染层，JS 脚本工作在逻辑层。小程序的渲染层和逻辑层分别由两个线程管理：渲染层的界面使用 WebView 进行渲染；逻辑层采用 JSCore 运行 JavaScript 代码。一个小程序存在多个界面，所以渲染层存在多个 WebView。这两个线程间的通信经由小程序 Native 侧中转，逻辑层发送网络请求也经由 Native 侧转发，小程序的通信模型下图所示。

为何选择基于双线程模型来搭建小程序？

• 架构设计时的要求就是要快，包括要渲染快、加载快等
• 为了管控和安全，微信小程序阻止开发者使用一些浏览器提供的，诸如跳转页面、操作 DOM、动态执行脚本的开放性接口。将逻辑层与视图层进行分离，视图层和逻辑层之间只有数据的通信，可以防止开发者随意操作界面，更好的保证了用户数据安全

运行环境	视图层	逻辑层
ios	WKWebView	JavaScriptCore
Android	Chromium 定制内核	x5内核提供的JsCore环境
开发者工具	Chrome WebView	NWJS

2. 开发者工具

微信开发者工具主要有模拟器、编辑器、调试器等组成。通过微信开发者工具=>调试=>调试微信开发者工具，可以打开小程序 IDE DevTools 面板。通过 DevTools 审查我们可以发现模拟器是通过 WebView 展示页面。微信小程序是双线程的设计，所以存在视图层和逻辑层两个 WebView，如下图所示：

视图层

框架的视图层由 WXML 与 WXSS 编写，由组件来进行展示。
将逻辑层的数据反映成视图，同时将视图层的事件发送给逻辑层。
WXML(WeiXin Markup language) 用于描述页面的结构。
WXSS(WeiXin Style Sheet) 用于描述页面的样式。
组件(Component)是视图的基本组成单元。

调试视图层

在小程序 IDE DevTools 面板输入：

// 查找 WebView 元素
$$('webview')
// 打开 视图层 WebView DevTools
$$('webview')[0].showDevTools(true)

接下来我们就可以进行视图层代码调试了，如下图所示：

3. ### 基础库

小程序的基础库是 JavaScript 编写的，基础库提供组件和 API，处理数据绑定、组件系统、事件系统、通信系统等一系列框架逻辑，可以被注入到渲染层和逻辑层运行。在渲染层可以用各类组件组建界面的元素，在逻辑层可以用各类 API 来处理各种逻辑。

基础库获取

• 微信开发者工具 -> 调试 -> 打开调试目录->公共库目录

• 基于开发者工具内置命令 openVendor() 找到 .wxvpkg 包获取代码

注意：

• 后缀为.wxvpkg 的为小程序基础库

wxvpkg 文件可以使用wechat-app-unpack进行反编译，我们需要关注的就是WAService.js 和 WAWebview.js目录如下：

利用 js-beautify 美化代码

find . -type f -name '*.js' -exec js-beautify -r -s 2 -p -f '{}' ;

• wcc 把 wxml 编译为js文件
• wcsc是把wcss编译为js文件

小程序的基础库主要分为：

• WAWebview：小程序视图层基础库，提供视图层基础能力
• WAService：小程序逻辑层基础库，提供逻辑层基础能力

WAWebview源码

var __wxLibrary = {
  fileName: 'WAWebview.js',
  envType: 'WebView',
  contextType: 'others',
  execStart: Date.now()
};

var __WAWebviewStartTime__ = Date.now();;
var __libVersionInfo__ = {
  "updateTime": "2021.9.6 14:34:59",
  "version": "2.17.0",
  "features": {
    "pruneWxConfigByPage": true,
    "injectGameContextPlugin": true,
    "lazyCodeLoading2": true,
    "injectAppSeparatedPlugin": true,
    "nativeTrans": true
  }
};

/**
 * core-js 模块
 */
!function(n, o, Ye) {
  ...
  }, function(e, t, i) {
    var n = i(3),
      o = "__core-js_shared__",
      r = n[o] || (n[o] = {});
    e.exports = function(e) {
      return r[e] || (r[e] = {})
    }
  ...
}(1, 1);

var __wxConfig;
var __wxTest__ = false;

var wxRunOnDebug = function(e) {
  e()
};

/**
 * 基础模块
 */

var Foundation = function(i) {
  ...
}]).default;

var nativeTrans = function(e) {
  ...
}(this);

/**
 * 消息通信模块
 */
var WeixinJSBridge = function(e) {
  ...
}(this);


/**
 * 监听 nativeTrans 相关事件
 */
!function() {
  ...
}();

/**
 * 解析配置
 */
!function(r) {
  ...
  __wxConfig = _(__wxConfig), __wxConfig = v(__wxConfig), Foundation.onConfigReady(function() {
    m()
  }), n ? __wxConfig.__readyHandler = A : d ? Foundation.onBridgeReady(function() {
    WeixinJSBridge.on("onWxConfigReady", A)
  }) : Foundation.onLibraryReady(A)
}(this);

/**
 * 异常捕获（error、onunhandledrejection）
 */
!function(e) {
  function t(e) {
    Foundation.emit("unhandledRejection", e) || console.error("Uncaught (in promise)", e.reason)
  }
  "object" == typeof e && "function" == typeof e.addEventListener ? (e.addEventListener("unhandledrejection", function(e) {
    t({
      reason: e.reason,
      promise: e.promise
    }), e.preventDefault()
  }), e.addEventListener("error", function(e) {

    var t;
    t = e.error, Foundation.emit("error", t) || console.error("Uncaught", t), e.preventDefault()
  })) : void 0 === e.onunhandledrejection && Object.defineProperty(e, "onunhandledrejection", {

    value: function(e) {
      t({
        reason: (e = e || {}).reason,
        promise: e.promise
      })
    }
  })
}(this);


/**
 * 原生缓冲区
 */
var NativeBuffer = function(e) {
  ...
}(this);
var WeixinNativeBuffer = NativeBuffer;
var NativeBuffer = null;

/**
 * 日志模块：wxConsole、wxPerfConsole、wxNativeConsole、__webviewConsole__
 */

var wxConsole = ["log", "info", "warn", "error", "debug", "time", "timeEnd", "group", "groupEnd"].reduce(function(e, t) {
  return e[t] = function() {}, e
}, {});



var wxPerfConsole = ["log", "info", "warn", "error", "time", "timeEnd", "trace", "profile", "profileSync"].reduce(function(e, t) {
  return e[t] = function() {}, e
}, {});


var wxNativeConsole = function(i) {
  ...
}([function(e, t, i) {
  ...
}]).default;


var __webviewConsole__ = function(i) {
  ...
}([function(e, t, i) {
  ...
}]);



/**
 * 上报模块
 */
var Reporter = function(i) {
  ...
}([function(e, L, O) {
  ...
}]).default;

var Perf = function(i) {
  ...
}([function(e, t, i) {
  ...
}]).default;

WAWebview 主要由以下几个部分组件：

• Foundation: 基础模块

• WeixinJSBridge: 消息通信模块
• exparser: 组件系统模块
• __virtualDOM__: Virtual DOM 模块
• __webViewSDK__: WebView SDK 模块
• Reporter: 日志上报模块(异常和性能统计数据)

WAService源码

var __wxLibrary = {
  fileName: 'WAService.js',
  envType: 'Service',
  contextType: 'App:Uncertain',
  execStart: Date.now()
};

var __WAServiceStartTime__ = Date.now();
(function(global) {
  var __exportGlobal__ = {};;
  var __libVersionInfo__ = {
    "updateTime": "2021.9.6 14:34:59",
    "version": "2.17.0",
    "features": {
      "pruneWxConfigByPage": true,
      "injectGameContextPlugin": true,
      "lazyCodeLoading2": true,
      "injectAppSeparatedPlugin": true,
      "nativeTrans": true
    }
  };

  var __Function__ = global.Function;
  var Function = __Function__;


  /**
   * core-js 模块
   */

  !function(r, o, Ke) {
  }(1, 1);


  var __wxTest__ = false;
  var wxRunOnDebug = function(e) {
    e()
  };



  var __wxConfig;
  /**
   * 基础模块
   */

  var Foundation = function(n) {
    ...
  }([function(e, t, n) {
    ...
  }]).default;



  var nativeTrans = function(e) {
    ...
  }(this);



  /**
   * 消息通信模块
   */

  var WeixinJSBridge = function(e) {
    ...
  }(this);



  /**
   * 监听 nativeTrans 相关事件
   */

  !function() {
    ...
  }();



  /**
   * 解析配置
   */

  !function(i) {
    ...
  }(this);



  /**
   * 异常捕获（error、onunhandledrejection）
   */

  !function(e) {
    ...
  }(this);



  /**
   * 原生缓冲区
   */

  var NativeBuffer = function(e) {
    ...
  }(this);

  WeixinNativeBuffer = NativeBuffer;
  NativeBuffer = null;



  var wxConsole = ["log", "info", "warn", "error", "debug", "time", "timeEnd", "group", "groupEnd"].reduce(function(e, t) {
      return e[t] = function() {}, e
    }, {});



  var wxPerfConsole = ["log", "info", "warn", "error", "time", "timeEnd", "trace", "profile", "profileSync"].reduce(function(e, t) {
    return e[t] = function() {}, e
  }, {});


  var wxNativeConsole = function(n) {
    ...
  }([function(e, t, n) {
    ...
  }]).default;


  /**
   * Worker 模块
   */
  var WeixinWorker = function(e) {
    ...
  }(this);



  /**
   * JSContext
   */

  var JSContext = function(n) {
    ...
  }([
    ...
  }]).default;


  var __appServiceConsole__ = function(n) {
    ...
  }([function(e, N, R) {
    ...
  }]).default;


  var Protect = function(n) {
    ...
  }([function(e, t, n) {
    ...
  }]);


  var Reporter = function(n) {
    ...
  }([function(e, N, R) {
    ...
  }]).default;


  var __subContextEngine__ = function(n) {
    ...
  }([function(e, t, n) {
    ...
  }]);



  var __waServiceInit__ = function() {
    ...
  }



  function __doWAServiceInit__() {
    var e;
    "undefined" != typeof wx && wx.version && (e = wx.version), __waServiceInit__(), e && "undefined" != typeof __exportGlobal__ && __exportGlobal__.wx && (__exportGlobal__.wx.version = e)

  }

  __subContextEngine__.isIsolateContext();
  __subContextEngine__.isIsolateContext() || __doWAServiceInit__();
  __subContextEngine__.initAppRelatedContexts(__exportGlobal__);
})(this);



var __WAServiceEndTime__ = Date.now();
typeof __wxLibrary.onEnd === 'function' && __wxLibrary.onEnd();
__wxLibrary = undefined;

WAService 基本组成：

• Foundation: 基础模块
• WeixinJSBridge: 消息通信模块
• WeixinNativeBuffer: 原生 Buffer
• WeixinWorker: Worker 线程
• JSContext: JS Engine Context
• Protect: JS 保护的对象
• __subContextEngine__: 提供 App、Page、Component、Behavior、getApp、getCurrentPages 等方法

Foundation 模块

基础模块提供环境变量 env、发布订阅 EventEmitter、配置/基础库/通信桥 Ready 事件。

Exparser

Exparser是微信小程序的组件组织框架，内置在小程序基础库中，为小程序的各种组件提供基础的支持。小程序内的所有组件，包括内置组件和自定义组件，都由Exparser组织管理。

Exparser的组件模型与WebComponents标准中的ShadowDOM高度相似。Exparser会维护整个页面的节点树相关信息，包括节点的属性、事件绑定等，相当于一个简化版的Shadow DOM实现。Exparser的主要特点包括以下几点：

1. 基于Shadow DOM模型：模型上与WebComponents的ShadowDOM高度相似，但不依赖浏览器的原生支持，也没有其他依赖库；实现时，还针对性地增加了其他API以支持小程序组件编程。
2. 可在纯JS环境中运行：这意味着逻辑层也具有一定的组件树组织能力。
3. 高效轻量：性能表现好，在组件实例极多的环境下表现尤其优异，同时代码尺寸也较小

WeixinJSBridge 模块

WeixinJSBridge 提供了视图层 JS 与 Native、视图层与逻辑层之间消息通信的机制，提供了如下几个方法:

方法	作用
on	监听原生方法调用
publish	发布消息到对应的逻辑层或视图层
invoke	调用原始方法
subscribe	监听对应的逻辑层或视图层过来的消息
invokeCallbackHandler	原生 传递 invoke 方法回调结果

4. 编译原理

wxml编译

• 执行 ./wcc -d index.wxml >> wxml.js

• $gwx=function(path,global) $gwx 函数第一个参数是 path，页面 wxml 文件的路径；global 参数应该是顶层对象。

$gwx = function (path, global) {
  ...
  if (path && e_[path]) {
    window.__wxml_comp_version__ = 0.02;
    return function (env, dd, global) {
      $gwxc = 0;
      var root = { tag: "wx-page" };
      root.children = [];
      var main = e_[path].f;
      cs = [];
      if (typeof global === "undefined") global = {};
      global.f = $gdc(f_[path], "", 1);
      if (
        typeof window.__webview_engine_version__ != "undefined" &&
        window.__webview_engine_version__ + 1e-6 >= 0.02 + 1e-6 &&
        window.__mergeData__
      ) {
        // 合并 Data 数据
        env = window.__mergeData__(env, dd);
      }
      try {
        main(env, {}, root, global);
        _tsd(root);
        if (
          typeof window.__webview_engine_version__ == "undefined" ||
          window.__webview_engine_version__ + 1e-6 < 0.01 + 1e-6
        ) {
          return _ev(root);
        }
      } catch (err) {
        console.log(cs, env);
        console.log(err);
        throw err;
      }
      return root;
    }
  }
}

• $gwx('index.wxml') 返回一个生成虚拟Dom的函数

• 执行 $gwx('index.wxml')返回的函数获得虚拟dom

5. 页面生命周期