Flutter 混合架构方案探索

得益于 Flutter 优秀的跨平台表现，混合开发在如今的 App 中随处可见，如最近微信公布的小程序新渲染引擎 Skyline 发布正式版也在底层渲染上使用了 Flutter，号称渲染速度提升50%。

在现有的原生 App 中引入 Flutter 来开发不是一件简单的事，需要解决混合模式下带来的种种问题，如路由栈管理、包体积和内存突增等；另外还有一种特殊的情况，一个最初就由 Flutter 来开发的 App 也有可能在后期混入、原生 View 去开发。

我所在的团队目前就是处于这种情况，Flutter 目前在性能表现上面还不够完美，整体页面还不够流畅，并且在一些复杂的页面场景下会出现比较严重的发热行为，尽管目前 Flutter 团队发布了新的渲染引擎 impeller，它在 iOS 上表现优异，流畅度有了质的提升，但还是无法完全解决一些性能问题且 Android 下 impeller 也还没开发完成。

为了应对当下出现的困局和以后可能出现的未知问题，我们期望通过混合模式来扩宽更多的可能性。

路由管理

混合开发下最难处理的就是路由问题了，我们知道原生和 Flutter 都有各自的路由管理系统，在原生页面和 Flutter 页面穿插的情况下如何统一管理和互相交互是一大难点。目前比较流行的单引擎方案，代表框架是闲鱼团队出品flutter_boost；flutter 官方代表的多引擎解决方案 FlutterEngineGroup。

单引擎方案 flutter_boost

flutter_boost 通过复用 Engine 达到最小内存的目的

在引擎处理上，flutter_boost 定义了一个通用的 CacheId："flutter_boost_default_engine"，当原生需要跳转到 Flutter 页面时，通过FlutterEngineCache.getInstance().get(ENGINE_ID); 获取同一个 Engine，这样无论打开了多少如图中的 A、B、C 的 Flutter 页面时，都不会产生额外的Engine内存损耗。

public class FlutterBoost {
    public static final String ENGINE_ID = "flutter_boost_default_engine";
    ...
}

另外，双端都注册了导航的接口，通过Channel来通知，用于请求路由变化、页面返回以及页面的生命周期处理等。在这种模式下，这一层Channel的接口处理是重点。

多引擎方案 FlutterEngineGroup

为了应对内存爆炸问题，官方对多引擎场景做了优化，FlutterEngineGroup应运而生，FlutterEngineGroup下的 Engine 共用一些通用的资源，例如GPU 上下文、线程快照等，生成额外的 Engine 时，号称内存占用缩小到 180k。这个程度，基本可以视为正常的损耗了。

以上图中的 B、C 页面为例，两者都是 Flutter 页面，在 FlutterEngineGroup 这种处理下，因为它们所在的 Engine 不是同一个，这会产生完全的隔离行为，也就是 B、C 页面使用不同的堆栈，处在不同的 Isolate 中，两者是无法直接进行交互的。

多引擎的优点是：它可以抹掉上图所示的 F、E、C 和 D、A 等内部路由，每次新增 Flutter 页面时，全部回调到原生，让原生生成新的 Engine 去承载页面，这样路由的管理全部由原生去处理，一个 Engine 只对应一个 Flutter 页面。

但它也会带来一些额外的处理，像上面提到的，处在不同 Engine 下的Flutter 页面之间是无法直接交互的，如果涉及到需要通知和交互的场景，还得通过原生去转发。

关于FlutterEngineGroup的更多信息，可以参考官方说明。

性能对比

官方号称 FlutterEngineGroup 创建新的 Engine 只会占用 180k 的内存，那么是不是真就如它所说呢？下面我们来针对上面这两种方案做一个内存占用测试

flutter_boost

测试机型：OPPO CPH2269

测试代码：github.com/alibaba/flu…

内存 dump 命令： adb shell dumpsys meminfo com.idlefish.flutterboost.example

第一次加载 Flutter 页面时，增加 27M 左右内存，此后多开一个页面内存增加呈现从 1M -> 2M -> 2.6 M 这种越来越陡的趋势（数值只是参考，因为其中有 Native 页面，只看趋势变化上看）

FlutterEngineGroup

测试机型：OPPO CPH2269

测试代码：github.com/flutter/sam…

内存 dump 命令： adb shell dumpsys meminfo dev.flutter.multipleflutters

第一次加载 Flutter 页面时，增加 31M 左右内存，此后多开一个页面内存增加呈现从 1M -> 1.2M -> 1.6 M 这种越来越陡的趋势（数值只是参考，因为其中有 Native 页面，只看趋势变化上看）

结论

两个测试使用的是不同的 demo 代码，不能通过数值去得出孰优孰劣。但通过数值的表现，我们基本可以确认，两个方案都不会带来异常的内存暴涨，完全在可以接受的范围。

PlatformView

PlatformView 也可实现混合 UI，Flutter 中的 WebView 就是通过 PlatformView 这种方式引入的。

PlatformView 允许我们向 Flutter 界面中插入原生 View，在一个页面的最外层包裹一层 PlatformView，路由的管理都由 Flutter 来处理。这种方式下没有额外的 Engine 产生，是最简单的混合方式。

但它也有缺点，不适合主 Native 混 Flutter 的场景，而现在大多都是以主 Native 混 Flutter的场景为主。另外，PlatformView 因其底层实现，会出现兼容性问题，在一些机型下可能会出现键盘问题、闪烁或其它的性能开销，具体可看这篇介绍

数据共享

原生和 Flutter 使用不同的开发语言去开发，所以在一侧定义的数据结构对象和内存对象对方都无法感知，在数据同步和处理上必须使用其它手段。

MethodChannel

Flutter 开发者对 MethodChannel 一定不陌生，开发当中免不了跟原生交互，MethodChannel 是双向设计，即允许我们在 Flutter 中调用原生的方法，也允许我们在原生中调用 Flutter 的方法。对 Channel 不太了解的可以看一下官方文档，如文档中提到的，这个通道传输的过程中需要将数据编解码，对应的关系以kotlin为例(完整的映射可以查看文档)：

Dart                         | Kotlin      |
| -------------------------- | ----------- |
| null                       | null        |
| bool                       | Boolean     |
| int                        | Int         |
| int, if 32 bits not enough | Long        |
| double                     | Double      |
| String                     | String      |
| Uint8List                  | ByteArray   |
| Int32List                  | IntArray    |
| Int64List                  | LongArray   |
| Float32List                | FloatArray  |
| Float64List                | DoubleArray |
| List                       | List        |
| Map                        | HashMap     |

本地存储

这种方式比较容易理解，将本地存储视为中转站，Flutter中将数据操作存储到本地上，回到原生页面时在某个时机（如onResume）去查询本地数据库即可，反之亦然。

问题

不管是MethodChannel或是本地存储，都会面临一个问题：对象的数据结构是独立的，两边需要重复定义。比如我在 Flutter 中有一个 Student 对象，Android 端也要定义一个同样结构的 Student，这样才能方便操作，现在我将Student student转成Unit8List传到Android，Channel中解码成Kotlin能操作的ByteArray，再将ByteArray转译成Android中Student对象。

class Student {
  String name;
  int age;
  Student(this.name, this.age);
}

对于这个问题最好的解决办法是使用DSL一类的框架，如Google的ProtoBuf，将同一份对象配置文件编译到不同的语言环境中，便能省去这部分双端重复定义的行为。

图片缓存

在内存方面，如果同样的图片在两边都加载时，会使得原生和 Flutter 都会产生一次缓存。在 Flutter 下默认就会缓存在ImageCache中，原生下不同的框架由不同的对象负责，为了去掉重复的图片缓存，势必要统一图片的加载管理。

阿里的方案也是如此，通过外接原生图片库，共享图片的本地文作缓存和内存缓存。它的实现思路是通过自定义ImageProvider和Codec，对接外部图库，获取到图片数据做解析，对接的处理是通过扩展 Flutter Engine。

如果期望不修改Flutter Engine，也可通过外接纹理的方式去处理。通过PlatformChannel去请求原生，使到图片的外接纹理数据，通过TextTure组件展示图片。

// 自定义 ImageProvider 中，通过 Channel 去请求 textureId
var id = await _channel.invokeMethod('newTexture', {
  "imageUrl": imageUrl,
  "width": width ?? 0,
  "height": height ?? 0,
  "minWidth": constraints.minWidth,
  "minHeight": constraints.minHeight,
  "maxWidth": constraints.maxWidth,
  "maxHeight": constraints.maxHeight,
  "cacheKey": cacheKey,
  "fit": fit.index,
  "cacheOriginFile": cacheOriginFile,
});

// ImageWidget 中展示时通过 textureId 去显示图片
SizedBox(
  width: width,
  heigt: height,
  child: Texture(
    filterQuality: FilterQuality.high,
    textureId: _imageProvider.textureId.value,
  ),
)

总结

不同业务对于混合的程度和要求有所要求，并没有万能的方案。比如我团队的情况就是主Flutter混原生，在路由管理上我选择了PlatformView这种处理模式，这种方式更容易开发和维护，后期如果发现有兼容性问题，也可过渡到flutter_boost和FlutterEngineGroup上。