React Native for Android 原理分析与实践:实现原理

关于作者

郭孝星,程序员,吉他手,主要从事Android平台基础架构方面的工作,欢迎交流技术方面的问题,可以去我的 Github 提issue或者发邮件至[email protected]与我交流。

文章目录

  • 一 原理概览
  • 二 启动流程
    • 2.1 创建ReactInstanceManager
    • 2.2 创建ReactContext
    • 2.3 加载JS Bundle
    • 2.4 绑定ReactContext与ReactRootView
  • 三 渲染原理
    • 3.1 JavaScript层组件渲染
    • 3.2 Java层组件渲染
  • 四 通信机制
    • 4.1 创建注册表
    • 4.2 创建通信桥

从2016年中开始,我司开始筹措推进React Native在全公司的推广使用,从最基础的基础框架搭建开始,到各种组件库、开发工具的完善,经历了诸多波折,也累积了很多经验。今年的工作也 马上接近尾声,打算写几篇文章来对这一年多的实践经验做个总结。读者有什么问题或者想要交流的地方,可以去 vinci 提issue。

预先善其事,必先利其器。开篇第一篇文章我们还是从React Native实现原理讲起,事实上原理分析的文章之前就有写过,但是鉴于最新的版本0.52.0源码有 不少的改动,我们就再重新温习一下,这样过渡到后续的内容,才更加容易理解。

一 原理概览

源码地址:https://github.com/facebook/react-native

源码版本:



当你拿到React Native的源码的时候,它的目录结构是这样的:

  • jni:ReactNative的好多机制都是由C、C++实现的,这部分便是用来载入SO库。
  • perftest:测试配置
  • proguard:混淆
  • quicklog:log输出
  • react:ReactNative源码的主要内容,也是我们分析的主要内容。
  • systrace:system trace
  • yoga:瑜伽?哈哈,并不是,是facebook开源的前端布局引擎

总体来看,整套React Native框架分为三层,如下图所示:

  • Java层:该层主要提供了Android的UI渲染器UIManager(将JavaScript映射成Android Widget)以及一些其他的功能组件(例如:Fresco、Okhttp)等。
  • C++层:该层主要完成了Java与JavaScript的通信以及执行JavaScript代码两件工作。
  • JavaScript层:该层提供了各种供开发者使用的组件以及一些工具库。

注:JSCore,即JavaScriptCore,JS解析的核心部分,IOS使用的是内置的JavaScriptCore,Androis上使用的是 https://webkit.org 家的jsc.so。

通过上面的分析,我们理解了React Native的框架结构,除此之外,我们还要理解整套框架里的一些重要角色,如下所示:

  • ReactContext:ReactContext继承于ContextWrapper,是ReactNative应用的上下文,通过getContext()去获得,通过它可以访问ReactNative核心类的实现。
  • ReactInstanceManager:ReactInstanceManager是ReactNative应用总的管理类,创建ReactContext、CatalystInstance等类,解析ReactPackage生成映射表,并且配合ReactRootView管理View的创建与生命周期等功能。
  • CatalystInstance:CatalystInstance是ReactNative应用Java层、C++层、JS层通信总管理类,总管Java层、JS层核心Module映射表与回调,三端通信的入口与桥梁。
  • NativeToJsBridge:NativeToJsBridge是Java调用JS的桥梁,用来调用JS Module,回调Java。
  • JsToNativeBridge:JsToNativeBridge是JS调用Java的桥梁,用来调用Java Module。
  • JavaScriptModule:JavaScriptModule是JS Module,负责JS到Java的映射调用格式声明,由CatalystInstance统一管理。
  • NativeModule:NativeModule是ava Module,负责Java到Js的映射调用格式声明,由CatalystInstance统一管理。
  • JavascriptModuleRegistry:JavascriptModuleRegistry是JS Module映射表,NativeModuleRegistry是Java Module映射表

以上便是整套框架中关键的角色,值得一提的是,当页面真正渲染出来以后,它实际上还是Native代码,React Native的作用就是把JavaScript代码映射成Native代码以及实现两端 的通信,所以我们在React Native基础框架搭建的过程中,指导思路之一就是弱化Native与RN的边界与区别,让业务开发组感受不到两者的区别,从而简化开发流程。

好,有了对React Native框架的整体理解,我们来继续分析一个RN页面是如何启动并渲染出来的,这也是我们关心的主要问题。后续的基础框架的搭建、JS Bundle分包加载、渲染性能优化 等都会围绕着着一块做文章。

二 启动流程

我们知道RN的页面也是依托Activity,React Native框架里有一个ReactActivity,它就是我们RN页面的容器。ReactActivity里有个ReactRootView,正如它的名字那样,它就是 ReactActivity的root View,最终渲染出来的view都会添加到这个ReactRootView上。ReactRootView调用自己的startReactApplication()方法启动了整个RN页面,在启动的过程 中先去创建页面上下文ReactContext,然后再去加载、执行并将JavaScript映射成Native Widget,最终一个RN页面就显示在了用户面前。

整个RN页面的启动流程图如下所示:

这个流程看起来有点长,但实际上重要的东西并不多,我们当前只需要重点关注四个问题:

  1. ReactInstanceManager是如何被创建的,它在创建的时候都初始化了哪些对象?��
  2. RN页面上下文ReactContext在创建的过程中都做了什么,都初始化了哪些对象?��
  3. JS Bundle是如何被加载的?��
  4. JS入口页面是如何被渲染出来的?��

2.1 创建ReactInstanceManager

我们先来看第一个问题,我们都知道要使用RN页面,就需要先初始化一个ReactNativeHost,它是一个抽象类,ReactInstanceManager就是在这个类里被创建的,如下所示:

public abstract class ReactNativeHost {
      protected ReactInstanceManager createReactInstanceManager() {
          
        ReactInstanceManagerBuilder builder = ReactInstanceManager.builder()
          //应用上下文
          .setApplication(mApplication)
          //JSMainModuleP相当于应用首页的js Bundle,可以传递url从服务器拉取js Bundle
          //当然这个只在dev模式下可以使用
          .setJSMainModulePath(getJSMainModuleName())
          //是否开启dev模式
          .setUseDeveloperSupport(getUseDeveloperSupport())
          //红盒的回调
          .setRedBoxHandler(getRedBoxHandler())
          //JS执行器
          .setJavaScriptExecutorFactory(getJavaScriptExecutorFactory())
           //自定义UI实现机制,这个我们一般用不到
          .setUIImplementationProvider(getUIImplementationProvider())
          .setInitialLifecycleState(LifecycleState.BEFORE_CREATE);
    
        //添加我们外面设置的Package
        for (ReactPackage reactPackage : getPackages()) {
          builder.addPackage(reactPackage);
        }
    
        //获取js Bundle的加载路径
        String jsBundleFile = getJSBundleFile();
        if (jsBundleFile != null) {
          builder.setJSBundleFile(jsBundleFile);
        } else {
          builder.setBundleAssetName(Assertions.assertNotNull(getBundleAssetName()));
        }
        return builder.build();
      }
}

2.2 创建ReactContext

我们再来看第二个问题,ReactContext创建流程序列图如下所示:

可以发现,最终创建ReactContext是createReactContext()方法,我们来看看它的实现。

public class ReactInstanceManager {
    
    private ReactApplicationContext createReactContext(
         JavaScriptExecutor jsExecutor,
         JSBundleLoader jsBundleLoader) {
       Log.d(ReactConstants.TAG, "ReactInstanceManager.createReactContext()");
       ReactMarker.logMarker(CREATE_REACT_CONTEXT_START);
       //ReactApplicationContext是ReactContext的包装类。
       final ReactApplicationContext reactContext = new ReactApplicationContext(mApplicationContext);
   
       //debug模式里开启异常处理器,就是我们开发中见到的调试工具(红色错误框等)
       if (mUseDeveloperSupport) {
         reactContext.setNativeModuleCallExceptionHandler(mDevSupportManager);
       }
   
       //创建JavaModule注册表
       NativeModuleRegistry nativeModuleRegistry = processPackages(reactContext, mPackages, false);
   
       NativeModuleCallExceptionHandler exceptionHandler = mNativeModuleCallExceptionHandler != null
         ? mNativeModuleCallExceptionHandler
         : mDevSupportManager;
       
       //创建CatalystInstanceImpl的Builder,它是三端通信的管理类
       CatalystInstanceImpl.Builder catalystInstanceBuilder = new CatalystInstanceImpl.Builder()
         .setReactQueueConfigurationSpec(ReactQueueConfigurationSpec.createDefault())
         //JS执行器
         .setJSExecutor(jsExecutor)
         //Java Module注册表
         .setRegistry(nativeModuleRegistry)
         //JS Bundle加载器
         .setJSBundleLoader(jsBundleLoader)
         //Java Exception处理器
         .setNativeModuleCallExceptionHandler(exceptionHandler);
   
       ReactMarker.logMarker(CREATE_CATALYST_INSTANCE_START);
       // CREATE_CATALYST_INSTANCE_END is in JSCExecutor.cpp
       Systrace.beginSection(TRACE_TAG_REACT_JAVA_BRIDGE, "createCatalystInstance");
       final CatalystInstance catalystInstance;
       //构建CatalystInstance实例
       try {
         catalystInstance = catalystInstanceBuilder.build();
       } finally {
         Systrace.endSection(TRACE_TAG_REACT_JAVA_BRIDGE);
         ReactMarker.logMarker(CREATE_CATALYST_INSTANCE_END);
       }
   
       if (mBridgeIdleDebugListener != null) {
         catalystInstance.addBridgeIdleDebugListener(mBridgeIdleDebugListener);
       }
       if (Systrace.isTracing(TRACE_TAG_REACT_APPS | TRACE_TAG_REACT_JS_VM_CALLS)) {
         catalystInstance.setGlobalVariable("__RCTProfileIsProfiling", "true");
       }
       ReactMarker.logMarker(ReactMarkerConstants.PRE_RUN_JS_BUNDLE_START);
       //开启加载执行JS Bundle
       catalystInstance.runJSBundle();
       //关联catalystInstance与reactContext
       reactContext.initializeWithInstance(catalystInstance);
   
       return reactContext;
     } 
}

在这个方法里完成了RN页面上下文ReactContext的创建,我们先来看看这个方法的两个入参:

  • JSCJavaScriptExecutor jsExecutor:JSCJavaScriptExecutor继承于JavaScriptExecutor,当该类被加载时,它会自动去加载”reactnativejnifb.so”库,并会调用Native方 法initHybrid()初始化C++层RN与JSC通信的框架。
  • JSBundleLoader jsBundleLoader:缓存了JSBundle的信息,封装了上层加载JSBundle的相关接口,CatalystInstance通过其简介调用ReactBridge去加载JS文件,不同的场景会创建 不同的加载器,具体可以查看类JSBundleLoader。

可以看到在ReactContext创建的过程中,主要做了以下几件事情:

  1. 构建ReactApplicationContext对象,ReactApplicationContext是ReactContext的包装类。
  2. 利用jsExecutor、nativeModuleRegistry、jsBundleLoader、exceptionHandler等参数构建CatalystInstance实例,作为以为三端通信的中枢。
  3. 调用CatalystInstance的runJSBundle()开始加载执行JS。

另一个重要的角色CatalystInstance出现了,前面我们也说过它是三端通信的中枢。关于通信的具体实现我们会在接下来的通信机制小节来讲述,我们先来接着看JS的加载过程。

2.3 加载JS Bundle

在分析JS Bundle的加载流程之前,我们先来看一下上面提到CatalystInstance,它是一个接口,其实现类是CatalystInstanceImpl,我们来看看它的构造方法。

public class CatalystInstanceImpl implements CatalystInstance {

     private CatalystInstanceImpl(
          final ReactQueueConfigurationSpec reactQueueConfigurationSpec,
          final JavaScriptExecutor jsExecutor,
          final NativeModuleRegistry nativeModuleRegistry,
          final JSBundleLoader jsBundleLoader,
          NativeModuleCallExceptionHandler nativeModuleCallExceptionHandler) {
        Log.d(ReactConstants.TAG, "Initializing React Xplat Bridge.");
        mHybridData = initHybrid();
        
        //创建三大线程:UI线程、Native线程与JS线程
        mReactQueueConfiguration = ReactQueueConfigurationImpl.create(
            reactQueueConfigurationSpec,
            new NativeExceptionHandler());
        mBridgeIdleListeners = new CopyOnWriteArrayList();
        mNativeModuleRegistry = nativeModuleRegistry;
        //创建JS Module注册表实例,这个在以前的代码版本中是在上面的createReactContext()方法中创建的
        mJSModuleRegistry = new JavaScriptModuleRegistry();
        mJSBundleLoader = jsBundleLoader;
        mNativeModuleCallExceptionHandler = nativeModuleCallExceptionHandler;
        mNativeModulesQueueThread = mReactQueueConfiguration.getNativeModulesQueueThread();
        mTraceListener = new JSProfilerTraceListener(this);
    
        Log.d(ReactConstants.TAG, "Initializing React Xplat Bridge before initializeBridge");
        //在C++层初始化通信桥
        initializeBridge(
          new BridgeCallback(this),
          jsExecutor,
          mReactQueueConfiguration.getJSQueueThread(),
          mNativeModulesQueueThread,
          mNativeModuleRegistry.getJavaModules(this),
          mNativeModuleRegistry.getCxxModules());
        Log.d(ReactConstants.TAG, "Initializing React Xplat Bridge after initializeBridge");
    
        mJavaScriptContextHolder = new JavaScriptContextHolder(getJavaScriptContext());
      }          
}

这个函数的入参大部分我们都已经很熟悉了,我们单独说说这个ReactQueueConfigurationSpec,它用来创建ReactQueueConfiguration的实例,ReactQueueConfiguration 同样是个接口,它的实现类是ReactQueueConfigurationImpl。

ReactQueueConfiguration的定义如下:

public interface ReactQueueConfiguration {
  //UI线程
  MessageQueueThread getUIQueueThread();
  //Native线程
  MessageQueueThread getNativeModulesQueueThread();
  //JS线程
  MessageQueueThread getJSQueueThread();
  void destroy();
}

可以看着这个接口的作用就是创建三个带消息队列的线程:

  • UI线程:Android的UI线程,处理和UI相关的事情。
  • Native线程:主要是完成通信的工作。
  • JS线程:主要完成JS的执行和渲染工作。

可以看到CatalystInstance对象在构建的时候,主要做了两件事情:

  1. 创建三大线程:UI线程、Native线程与JS线程。
  2. 在C++层初始化通信桥。

我们接着来看JS Bundle的加载流程,JS Bundle的加载实际上是指C++层完成的,我们看一下序列图。

注:JS Bundle有三种加载方式:

  • setSourceURLs(String deviceURL, String remoteURL) :从远程服务器加载。
  • loadScriptFromAssets(AssetManager assetManager, String assetURL, boolean loadSynchronously):从Assets文件夹加载。
  • loadScriptFromFile(String fileName, String sourceURL, boolean loadSynchronously):从文件路径加载。

从这个序列图上我们可以看出,真正加载执行JS的地方就是JSCExector.cpp的loadApplicationScript()方法。

void JSCExecutor::loadApplicationScript(std::unique_ptr script, std::string sourceURL) {
      SystraceSection s("JSCExecutor::loadApplicationScript",
                        "sourceURL", sourceURL);
        ...
        switch (jsStatus) {
          case JSLoadSourceIsCompiled:
            if (!bcSourceCode) {
              throw std::runtime_error("Unexpected error opening compiled bundle");
            }
            //调用JavaScriptCore里的方法验证JS是否有效,并解释执行
            evaluateSourceCode(m_context, bcSourceCode, jsSourceURL);

            flush();

            ReactMarker::logMarker(ReactMarker::CREATE_REACT_CONTEXT_STOP);
            ReactMarker::logTaggedMarker(ReactMarker::RUN_JS_BUNDLE_STOP, scriptName.c_str());
            return;

          case JSLoadSourceErrorVersionMismatch:
            throw RecoverableError(explainLoadSourceStatus(jsStatus));

          case JSLoadSourceErrorOnRead:
          case JSLoadSourceIsNotCompiled:
            // Not bytecode, fall through.
            break;
        }
      }
     ...

可以看到这个方法主要是调用JavaScriptCore里的evaluateSourceCode()方法验证JS是否有效,并解释执行。然后在调用flush()方法层调用JS层的里 方法执行JS Bundle。

void JSCExecutor::flush() {
      SystraceSection s("JSCExecutor::flush");

      if (m_flushedQueueJS) {
          //调用MessageQueue.js的flushedQueue()方法
        callNativeModules(m_flushedQueueJS->callAsFunction({}));
        return;
      }

      // When a native module is called from JS, BatchedBridge.enqueueNativeCall()
      // is invoked.  For that to work, require('BatchedBridge') has to be called,
      // and when that happens, __fbBatchedBridge is set as a side effect.
      auto global = Object::getGlobalObject(m_context);
      auto batchedBridgeValue = global.getProperty("__fbBatchedBridge");
      // So here, if __fbBatchedBridge doesn't exist, then we know no native calls
      // have happened, and we were able to determine this without forcing
      // BatchedBridge to be loaded as a side effect.
      if (!batchedBridgeValue.isUndefined()) {
        // If calls were made, we bind to the JS bridge methods, and use them to
        // get the pending queue of native calls.
        bindBridge();
        callNativeModules(m_flushedQueueJS->callAsFunction({}));
      } else if (m_delegate) {
        // If we have a delegate, we need to call it; we pass a null list to
        // callNativeModules, since we know there are no native calls, without
        // calling into JS again.  If no calls were made and there's no delegate,
        // nothing happens, which is correct.
        callNativeModules(Value::makeNull(m_context));
      }
    }

上面提到flush()方法调用MessageQueue.js的flushedQueue()方法,这是如何做到的呢?��。

事实上这是由bindBridge()方法来完成的,bindBridge()从__fbBatchedBridge(__fbBatchedBridge也是被MessageQueue.js设置为全局变量,供C++层读取)对象中取出MessageQueue.js里的四个方法:

  • callFunctionReturnFlushedQueue()
  • invokeCallbackAndReturnFlushedQueue()
  • flushedQueue()
  • callFunctionReturnResultAndFlushedQueue()

并分别存在三个C++变量中:

  • m_callFunctionReturnFlushedQueueJS
  • m_invokeCallbackAndReturnFlushedQueueJS
  • m_flushedQueueJS
  • m_callFunctionReturnResultAndFlushedQueueJS

这样C++就可以调用这四个JS方法。

void JSCExecutor::bindBridge() throw(JSException) {
  SystraceSection s("JSCExecutor::bindBridge");
  std::call_once(m_bindFlag, [this] {
    auto global = Object::getGlobalObject(m_context);
    auto batchedBridgeValue = global.getProperty("__fbBatchedBridge");
    if (batchedBridgeValue.isUndefined()) {
      auto requireBatchedBridge = global.getProperty("__fbRequireBatchedBridge");
      if (!requireBatchedBridge.isUndefined()) {
        batchedBridgeValue = requireBatchedBridge.asObject().callAsFunction({});
      }
      if (batchedBridgeValue.isUndefined()) {
        throw JSException("Could not get BatchedBridge, make sure your bundle is packaged correctly");
      }
    }

    auto batchedBridge = batchedBridgeValue.asObject();
    m_callFunctionReturnFlushedQueueJS = batchedBridge.getProperty("callFunctionReturnFlushedQueue").asObject();
    m_invokeCallbackAndReturnFlushedQueueJS = batchedBridge.getProperty("invokeCallbackAndReturnFlushedQueue").asObject();
    m_flushedQueueJS = batchedBridge.getProperty("flushedQueue").asObject();
    m_callFunctionReturnResultAndFlushedQueueJS = batchedBridge.getProperty("callFunctionReturnResultAndFlushedQueue").asObject();
  });
}

至此,JS Bundle已经加载解析完成,进入MessageQueue.js开始执行。

2.4 绑定ReactContext与ReactRootView

JS Bundle加载完成以后,前面说的createReactContext()就执行完成了,然后开始执行setupReacContext()方法,绑定ReactContext与ReactRootView。 我们来看一下它的实现。

public class ReactInstanceManager {
    
    private void setupReactContext(final ReactApplicationContext reactContext) {
        //...
        
        //执行Java Module的初始化
        catalystInstance.initialize();
        //通知ReactContext已经被创建爱女
        mDevSupportManager.onNewReactContextCreated(reactContext);
        //内存状态回调设置
        mMemoryPressureRouter.addMemoryPressureListener(catalystInstance);
        //复位生命周期
        moveReactContextToCurrentLifecycleState();
    
        ReactMarker.logMarker(ATTACH_MEASURED_ROOT_VIEWS_START);
        synchronized (mAttachedRootViews) {
          //将所有的ReactRootView与catalystInstance进行绑定
          for (ReactRootView rootView : mAttachedRootViews) {
            attachRootViewToInstance(rootView, catalystInstance);
          }
        }
        //...
      }
    
      private void attachRootViewToInstance(
          final ReactRootView rootView,
          CatalystInstance catalystInstance) {
        //...
        UIManagerModule uiManagerModule = catalystInstance.getNativeModule(UIManagerModule.class);
        //将ReactRootView作为根布局
        final int rootTag = uiManagerModule.addRootView(rootView);
        rootView.setRootViewTag(rootTag);
        //执行JS的入口bundle页面
        rootView.invokeJSEntryPoint();
        //...
      }
x
}

setupReactContext()方法主要完成每个ReactRootView与catalystInstance的绑定,绑定的过程主要做两件事情:

  1. 将ReactRootView作为根布局.
  2. 执行JS的入口bundle页面.

JS的页面入口我们可以设置mJSEntryPoint来自定义入口,如果不设置则是默认的入口AppRegistry。

private void defaultJSEntryPoint() {
      //...
      try {
        //...
        String jsAppModuleName = getJSModuleName();
        catalystInstance.getJSModule(AppRegistry.class).runApplication(jsAppModuleName, appParams);
      } finally {
        Systrace.endSection(TRACE_TAG_REACT_JAVA_BRIDGE);
      }
  }

这里的调用方式实际上就是原生调用JS的方法,它调用的正是我们很熟悉的AppRegistry.js,AppRegistry.js调用runApplication()开始执行JS页面的渲染,最终转换为 Native UI显示在手机上。

到此为止,整个RN页面的启动流程就分析完了,我们接着来看看RN页面是如何渲染最终显示在手机上的。

三 渲染原理

上面我们也说了,RN页面的入口一般是AppRegistry.js,我们就从这个页面入手开始分析RN页面的渲染流程。先看一下RN页面的渲染流程序列图,如下所示:

这个流程比较长,其实主要是方法的调用链多,原理还是很简单的,我们先概括性的总结一下:

  1. React Native将代码由JSX转化为JS组件,启动过程中利用instantiateReactComponent将ReactElement转化为复合组件ReactCompositeComponent与元组件ReactNativeBaseComponent,利用 ReactReconciler对他们进行渲染。
  2. UIManager.js利用C++层的Instance.cpp将UI信息传递给UIManagerModule.java,并利用UIManagerModule.java构建UI。
  3. UIManagerModule.java接收到UI信息后,将UI的操作封装成对应的Action,放在队列中等待执行。各种UI的操作,例如创建、销毁、更新等便在队列里完成,UI最终 得以渲染在屏幕上。

3.1 JavaScript层组件渲染

如上图所示AppRegistry.registerComponent用来注册组件,在该方法内它会调用AppRegistry.runApplication()来启动js的渲染流程。AppRegistry.runApplication() 会将传入的Component转换成ReactElement,并在外面包裹一层AppContaniner,AppContaniner主要用来提供一些debug工具(例如:红盒)。

如下所示:

function renderApplication(
  RootComponent: ReactClass,
  initialProps: Props,
  rootTag: any
) {
  invariant(
    rootTag,
    'Expect to have a valid rootTag, instead got ', rootTag
  );
  ReactNative.render(
    
      
    ,
    rootTag
  );
}

我们抛开函数调用链,分析其中关键的部分,其他部分都是简单的函数调用。

  • ReactNativeMount.renderComponent()
  • instantiateReactComponent.instantiateReactComponent(node, shouldHaveDebugID)

ReactNativeMount.renderComponent()

/**
   * @param {ReactComponent} instance Instance to render.
   * @param {containerTag} containerView Handle to native view tag
   */
  renderComponent: function(
    nextElement: ReactElement,
    containerTag: number,
    callback?: ?(() => void)
  ): ?ReactComponent {
  
    //将RectElement使用相同的TopLevelWrapper进行包裹
    var nextWrappedElement = React.createElement(
      TopLevelWrapper,
      { child: nextElement }
    );

    var topRootNodeID = containerTag;
    var prevComponent = ReactNativeMount._instancesByContainerID[topRootNodeID];
    if (prevComponent) {
      var prevWrappedElement = prevComponent._currentElement;
      var prevElement = prevWrappedElement.props.child;
      if (shouldUpdateReactComponent(prevElement, nextElement)) {
        ReactUpdateQueue.enqueueElementInternal(prevComponent, nextWrappedElement, emptyObject);
        if (callback) {
          ReactUpdateQueue.enqueueCallbackInternal(prevComponent, callback);
        }
        return prevComponent;
      } else {
        ReactNativeMount.unmountComponentAtNode(containerTag);
      }
    }

    if (!ReactNativeTagHandles.reactTagIsNativeTopRootID(containerTag)) {
      console.error('You cannot render into anything but a top root');
      return null;
    }

    ReactNativeTagHandles.assertRootTag(containerTag);

    //检查之前的节点是否已经mount到目标节点上,如果有则进行比较处理
    var instance = instantiateReactComponent(nextWrappedElement, false);
    ReactNativeMount._instancesByContainerID[containerTag] = instance;

    // The initial render is synchronous but any updates that happen during
    // rendering, in componentWillMount or componentDidMount, will be batched
    // according to the current batching strategy.

    //将mount任务提交给回调Queue,最终会调用ReactReconciler.mountComponent()
    ReactUpdates.batchedUpdates(
      batchedMountComponentIntoNode,
      instance,
      containerTag
    );
    var component = instance.getPublicInstance();
    if (callback) {
      callback.call(component);
    }
    return component;
  },

该方法主要做了以下事情:

  1. 将传入的RectElement使用相同的TopLevelWrapper进行包裹,生成nextWrappedElement。
  2. 检查之前的节点是否已经mount到目标节点上,如果有则进行比较处理,将上一步生成的nextWrappedElement传入instantiateReactComponent(nextWrappedElement, false)方法。
  3. 将mount任务提交给回调Queue,最终会调用ReactReconciler.mountComponent(),ReactReconciler.mountComponent()又会去调用C++层Instance::mountComponent() 方法。

instantiateReactComponent.instantiateReactComponent(node, shouldHaveDebugID)

在分析这个函数之前,我们先来补充一下React组件相关知识。React组件可以分为两种:

  • 元组件:框架内置的,可以直接使用的组件。例如:View、Image等。它在React Native中用ReactNativeBaseComponent来描述。
  • 复合组件:用户封装的组件,一般可以通过React.createClass()来构建,提供render()方法来返回渲染目标。它在React Native中用ReactCompositeComponent来描述。

instantiateReactComponent(node, shouldHaveDebugID)方法根据对象的type生成元组件或者复合组件。

/**
 * Given a ReactNode, create an instance that will actually be mounted.
 *
 * @param {ReactNode} node
 * @param {boolean} shouldHaveDebugID
 * @return {object} A new instance of the element's constructor.
 * @protected
 */
function instantiateReactComponent(node, shouldHaveDebugID) {
  var instance;

  if (node === null || node === false) {
    instance = ReactEmptyComponent.create(instantiateReactComponent);
  } else if (typeof node === 'object') {
    var element = node;
    var type = element.type;

    if (typeof type !== 'function' && typeof type !== 'string') {
      var info = '';
      if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
        if (type === undefined || typeof type === 'object' && type !== null && Object.keys(type).length === 0) {
          info += ' You likely forgot to export your component from the file ' + 'it's defined in.';
        }
      }
      info += getDeclarationErrorAddendum(element._owner);
      !false ? process.env.NODE_ENV !== 'production' ? invariant(false, 'Element type is invalid: expected a string (for built-in components) or a class/function (for composite components) but got: %s.%s', type == null ? type : typeof type, info) : _prodInvariant('130', type == null ? type : typeof type, info) : void 0;
    }

    //如果对象的type为string,则调用ReactHostComponent.createInternalComponent(element)来注入生成组件的逻辑
    if (typeof element.type === 'string') {
      instance = ReactHostComponent.createInternalComponent(element);
    }
    //如果是内部元组件,则创建一个type实例
    else if (isInternalComponentType(element.type)) {
      // This is temporarily available for custom components that are not string
      // representations. I.e. ART. Once those are updated to use the string
      // representation, we can drop this code path.
      instance = new element.type(element);

      // We renamed this. Allow the old name for compat. :(
      if (!instance.getHostNode) {
        instance.getHostNode = instance.getNativeNode;
      }
    } 
    //否则,则是用户创建的复合组件,这个时候创建一个ReactCompositeComponentWrapper实例,该实例用来描述复合组件
    else {
      instance = new ReactCompositeComponentWrapper(element);
    }
    //当对象为string或者number时,调用ReactHostComponent.createInstanceForText(node)来注入组件生成逻辑。
  } else if (typeof node === 'string' || typeof node === 'number') {
    instance = ReactHostComponent.createInstanceForText(node);
  } else {
    !false ? process.env.NODE_ENV !== 'production' ? invariant(false, 'Encountered invalid React node of type %s', typeof node) : _prodInvariant('131', typeof node) : void 0;
  }

  if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
    process.env.NODE_ENV !== 'production' ? warning(typeof instance.mountComponent === 'function' && typeof instance.receiveComponent === 'function' && typeof instance.getHostNode === 'function' && typeof instance.unmountComponent === 'function', 'Only React Components can be mounted.') : void 0;
  }

  // These two fields are used by the DOM and ART diffing algorithms
  // respectively. Instead of using expandos on components, we should be
  // storing the state needed by the diffing algorithms elsewhere.
  instance._mountIndex = 0;
  instance._mountImage = null;

  if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
    instance._debugID = shouldHaveDebugID ? getNextDebugID() : 0;
  }

  // Internal instances should fully constructed at this point, so they should
  // not get any new fields added to them at this point.
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
    if (Object.preventExtensions) {
      Object.preventExtensions(instance);
    }
  }

  return instance;
}

该方法根据对象的type生成元组件或者复合组件,具体流程如下:

  1. 如果对象的type为string,则调用ReactHostComponent.createInternalComponent(element)来注入生成组件的逻辑,如果是内部元组件,则创建一个type实例, 否则,则是用户创建的复合组件,这个时候创建一个ReactCompositeComponentWrapper实例,该实例用来描述复合组件。
  2. 当对象为string或者number时,调用ReactHostComponent.createInstanceForText(node)来注入组件生成逻辑。
  3. 以上都不是,则报错。

我们通过前面的分析,了解了整个UI开始渲染的时机,以及js层的整个渲染流程,接下来,我们开始分析每个js的组件时怎么转换成Android的组件,最终显示在屏幕上的。

上面我们提到元组件与复合组件,事实上复合组件也是递归遍历其中的元组件,然后进行渲染。所以我们重点关注元组件的生成逻辑。

我们可以看到,UI渲染主要通过UIManager来完成,UIManager是一个ReactModule,UIManager.js里的操作都会对应到UIManagerModule里来。我们接着来看看Java层的 渲染流程。

3.2 Java层组件渲染

从上图我们可以很容易看出,Java层的组件渲染分为以下几步:

  1. JS层通过C++层把创建View的请求发送给Java层的UIManagerModule。
  2. UIManagerModule通过UIImplentation对操作请求进行包装。
  3. 包装后的操作请求被发送到View处理队列UIViewOperationQueue队列中等待处理。
  4. 实际处理View时,根据class name查询对应的ViewNManager,然后调用原生View的方法对View进行相应的操作。

四 通信机制

Java层与JavaScript层的相互调用都不是直接完成的,而是间接通过C++层来完成的。在介绍通信机制之前我们先来理解一些基本的概念。

JavaScript Module注册表

说起JavaScript Module注册表,我们需要先理解3个类/接口:JavaScriptModule、JavaScriptModuleRegistration、JavaScriptModuleRegistry。

  • JavaScriptModule:这是一个接口,JS Module都会继承此接口,它表示在JS层会有一个相同名字的js文件,该js文件实现了该接口定义的方法,JavaScriptModuleRegistry会利用 动态代理将这个接口生成代理类,并通过C++传递给JS层,进而调用JS层的方法。
  • JavaScriptModuleRegistration用来描述JavaScriptModule的相关信息,它利用反射获取接口里定义的Method。
  • JavaScriptModuleRegistry:JS Module注册表,内部维护了一个HashMap:HashMap<Class, JavaScriptModuleRegistration> mModuleRegistrations, JavaScriptModuleRegistry利用动态代理生成接口JavaScriptModule对应的代理类,再通过C++传递到JS层,从而调用JS层的方法。

Java Module注册表

要理解Java Module注册表,我们同样也需要理解3个类/接口:NativeModule、ModuleHolder、NativeModuleRegistry。

  • NativeModule:是一个接口,实现了该接口则可以被JS层调用,我们在为JS层提供Java API时通常会继承BaseJavaModule/ReactContextBaseJavaModule,这两个类就 实现了NativeModule接口。
  • ModuleHolder:NativeModule的一个Holder类,可以实现NativeModule的懒加载。
  • NativeModuleRegistry:Java Module注册表,内部持有Map:Map<Class, ModuleHolder> mModules,NativeModuleRegistry可以遍历 并返回Java Module供调用者使用。

4.1 创建注册表

关于NativeModuleRegistry和JavaScriptModuleRegistry的创建,我们前面都已经提到管,大家还都记得吗。

  • NativeModuleRegistry是在createReactContext()方法里构建的。
  • JavaScriptModuleRegistry是在CatalystInstanceImpl的构建方法里构建的。

这些都是在CatalystInstanceImpl的构建方法里通过native方法initializeBridge()传入了C++层,如下所示:

CatalystInstanceImpl.cpp

void CatalystInstanceImpl::initializeBridge(
    jni::alias_ref callback,
    // This executor is actually a factory holder.
    JavaScriptExecutorHolder* jseh,
    jni::alias_ref jsQueue,
    jni::alias_ref moduleQueue,
    jni::alias_ref<jni::JCollection::javaobject> javaModules,
    jni::alias_ref<jni::JCollection::javaobject> cxxModules) {


  instance_->initializeBridge(folly::make_unique(callback),
                              jseh->getExecutorFactory(),
                              folly::make_unique(jsQueue),
                              folly::make_unique(moduleQueue),
                              buildModuleRegistry(std::weak_ptr(instance_),
                                                  javaModules, cxxModules));
}

这个方法的参数含义如下所示:

  • ReactCallback callback:CatalystInstanceImpl的静态内部类ReactCallback,负责接口回调。
  • JavaScriptExecutor jsExecutor:JS执行器,将JS的调用传递给C++层。
  • MessageQueueThread jsQueue.getJSQueueThread():JS线程,通过mReactQueueConfiguration.getJSQueueThread()获得,mReactQueueConfiguration通过ReactQueueConfigurationSpec.createDefault()创建。
  • MessageQueueThread moduleQueue:Native线程,通过mReactQueueConfiguration.getNativeModulesQueueThread()获得,mReactQueueConfiguration通过ReactQueueConfigurationSpec.createDefault()创建。
  • Collection javaModules:java modules,来源于mJavaRegistry.getJavaModules(this)。
  • Collection cxxModules):c++ modules,来源于mJavaRegistry.getCxxModules()。

我们注意这些传入了两个集合:

  • javaModules:传入的是Collection ,JavaModuleWrapper是NativeHolder的一个Wrapper类,它对应了C++层JavaModuleWrapper.cpp, JS在Java的时候最终会调用到这个类的inovke()方法上。
  • cxxModules:传入的是Collection ,ModuleHolder是NativeModule的一个Holder类,可以实现NativeModule的懒加载。
这两个集合在CatalystInstanceImpl::initializeBridge()被打包成ModuleRegistry传入Instance.cpp.、,如下所示:

**ModuleRegistryBuilder.cpp**

```java
std::unique_ptr buildModuleRegistry(
    std::weak_ptr winstance,
    jni::alias_ref<jni::JCollection::javaobject> javaModules,
    jni::alias_ref<jni::JCollection::javaobject> cxxModules) {

  std::vector<std::unique_ptr> modules;
  for (const auto& jm : *javaModules) {
    modules.emplace_back(folly::make_unique(winstance, jm));
  }
  for (const auto& cm : *cxxModules) {
    modules.emplace_back(
      folly::make_unique(winstance, cm->getName(), cm->getProvider()));
  }
  if (modules.empty()) {
    return nullptr;
  } else {
    return folly::make_unique(std::move(modules));
  }
}

打包好的ModuleRegistry通过Instance::initializeBridge()传入到NativeToJsBridge.cpp中,并在NativeToJsBridge的构造方法中传给JsToNativeBridge,以后JS如果调用Java就可以通过 ModuleRegistry来进行调用。

这里的NativeToJsBridge.cpp与JsToNativeBridge.cpp就是Java与JS相互调用的通信桥,我们来看看它们的通信方式。

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