实现一个优雅的 jsBridge 方案

实现一个优雅的 jsBridge 方案

在 iOS 项目中，有时需要实现 JavaScript 和 Native 代码之间的通信。本文介绍一种优雅的 jsBridge 实现方案，支持互相调用和回调机制，并附带详细的代码和注释。

步骤 1: 定义桥接协议

首先，定义一个通用的消息格式，用于传递方法名和参数，以及回调标识符。例如：

{"method": "showAlert","params": {"title": "Hello","message": "This is a message from JavaScript"},"callbackId": "callback_1"
}

步骤 2: 设置 WebView

我们需要设置 WKWebView 并配置消息处理器，以处理来自 JavaScript 的消息。

import WebKitclass ViewController: UIViewController, WKScriptMessageHandler {var webView: WKWebView!var callbacks: [String: (Any?) -> Void] = [:]override func viewDidLoad() {super.viewDidLoad()// 设置 WKWebView 配置let contentController = WKUserContentController()// 在 WKWebView 中注册一个名为 jsBridge 的消息处理器，以便接收和处理从 JavaScript 发送到 Native 代码的消息。contentController.add(self, name: "jsBridge")let config = WKWebViewConfiguration()config.userContentController = contentController// 初始化 WKWebViewwebView = WKWebView(frame: self.view.bounds, configuration: config)self.view.addSubview(webView)// 加载网页if let url = URL(string: "https://your-web-page-url.com") {webView.load(URLRequest(url: url))}}// 处理从 JavaScript 发送的消息func userContentController(_ userContentController: WKUserContentController, didReceive message: WKScriptMessage) {guard let messageBody = message.body as? [String: Any],let method = messageBody["method"] as? String,let params = messageBody["params"] as? [String: Any],let callbackId = messageBody["callbackId"] as? String else {return}handleJSMethod(method, params: params, callbackId: callbackId)}// 处理具体的 JavaScript 调用的方法func handleJSMethod(_ method: String, params: [String: Any], callbackId: String) {if method == "showAlert" {if let title = params["title"] as? String,let message = params["message"] as? String {showAlert(title: title, message: message) { result inself.callJSCallback(callbackId: callbackId, result: result)}}}// 处理其他方法}// 显示警告框，并在完成后调用回调func showAlert(title: String, message: String, completion: @escaping (Any?) -> Void) {let alert = UIAlertController(title: title, message: message, preferredStyle: .alert)alert.addAction(UIAlertAction(title: "OK", style: .default, handler: { _ incompletion(["status": "OK"])}))self.present(alert, animated: true, completion: nil)}// 调用 JavaScript 回调函数func callJSCallback(callbackId: String, result: Any?) {// 将结果转换为 JSON 格式，并进行 Base64 编码let jsonResult = (try? JSONSerialization.data(withJSONObject: result ?? [:]))?.base64EncodedString() ?? ""// 构建 JavaScript 代码，调用回调函数 (jsBridge，_invokeCallback 都是通过注入 JS 代码实现的)let jsCode = "window.jsBridge._invokeCallback('\(callbackId)', '\(jsonResult)')"webView.evaluateJavaScript(jsCode, completionHandler: nil)}deinit {// 移除消息处理器以避免内存泄漏webView.configuration.userContentController.removeScriptMessageHandler(forName: "jsBridge")}
}

步骤 3: 注入 JS 代码

在网页加载完成后注入 JavaScript 代码，使得网页可以调用 Native 方法并处理回调。为了避免重复注入，我们在 JavaScript 中添加一个标志变量。

override func webView(_ webView: WKWebView, didFinish navigation: WKNavigation!) {let jsCode = """(function() {if (window.jsBridgeInjected) {return;}window.jsBridgeInjected = true;window.jsBridge = {callbacks: {},// 调用 Native 方法callNative: function(method, params, callback) {const callbackId = 'cb_' + (new Date()).getTime();this.callbacks[callbackId] = callback;// 能够这样调用的原因是：在 WKWebView 中进行过配置 ->`contentController.add(self, name: "jsBridge")`window.webkit.messageHandlers.jsBridge.postMessage({method: method,params: params,callbackId: callbackId});},// Native 调用的回调方法_invokeCallback: function(callbackId, result) {if (this.callbacks[callbackId]) {const resultObj = JSON.parse(atob(result));this.callbacks[callbackId](resultObj);delete this.callbacks[callbackId];}}};})();"""webView.evaluateJavaScript(jsCode, completionHandler: nil)
}

怎样使用 ？

在 JS 中调用 Native 方法并处理回调

在你的网页 JavaScript 代码中，通过 jsBridge.callNative 方法调用 Native 方法，并处理回调：

function showAlert() {jsBridge.callNative("showAlert", { title: "Hello", message: "This is a message from JavaScript" }, function(result) {console.log("Alert closed with status:", result.status);});
}

更完整的代码：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>JSBridge Example</title><script>function showAlert() {if (window.jsBridge && window.jsBridge.callNative) {jsBridge.callNative("showAlert", { title: "Hello", message: "This is a message from JavaScript" }, function(result) {console.log("Alert closed with status:", result.status);});} else {console.error('jsBridge or callNative is not defined');}}</script>
</head>
<body><h1>JSBridge Example</h1><button onclick="showAlert()">Show Alert</button>
</body>
</html>

Native 调用 JavaScript 方法

假设我们有一个 JavaScript 函数 displayMessage，用于显示消息。我们可以通过以下方式从 Native 调用它：

JavaScript 代码：

function displayMessage(params) {alert(params.message);
}

为了确保 displayMessage 函数能够从 Native 中调用：

  • 它需要在被调用时，定义所在文件已经加载完成，displayMessage 已被成功定义好；
  • 可被全局访问，这意味着你需要在 JavaScript 代码的全局作用域中定义该函数；

示例实现：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>JSBridge Example</title><script>function displayMessage(params) {alert(params.message);}(function() {if (window.jsBridgeInjected) {return;}window.jsBridgeInjected = true;window.jsBridge = {callbacks: {},// 调用 Native 方法callNative: function(method, params, callback) {const callbackId = 'cb_' + (new Date()).getTime();this.callbacks[callbackId] = callback;window.webkit.messageHandlers.jsBridge.postMessage({method: method,params: params,callbackId: callbackId});},// Native 调用的回调方法_invokeCallback: function(callbackId, result) {if (this.callbacks[callbackId]) {const resultObj = JSON.parse(atob(result));this.callbacks[callbackId](resultObj);delete this.callbacks[callbackId];}}};})();</script>
</head>
<body><h1>JSBridge Example</h1>
</body>
</html>

通过在网页的全局作用域中定义 JavaScript 函数，并确保在网页加载完成后调用这些函数，可以实现从 Native 代码调用 JavaScript 函数。这种方式可以确保函数在需要时已经定义并可用。

为了让 Native 代码能够调用 JavaScript 方法，我们需要在 Swift 代码中添加调用 JavaScript 函数的功能。以下是如何在 Native 代码中调用 JavaScript 的示例：

// 调用 JavaScript 方法
func callJSFunction(functionName: String, params: [String: Any]) {// 将参数转换为 JSON 格式let jsonData = try? JSONSerialization.data(withJSONObject: params)let jsonString = String(data: jsonData!, encoding: .utf8)// 构建 JavaScript 代码let jsCode = "\(functionName)(\(jsonString!))"// 执行 JavaScript 代码webView.evaluateJavaScript(jsCode, completionHandler: { (result, error) inif let error = error {print("Error calling JS function: \(error)")} else {print("JS function called successfully with result: \(String(describing: result))")}})
}
示例：从 Native 调用 JavaScript

Swift 代码：

// 调用 JavaScript 函数
callJSFunction(functionName: "displayMessage", params: ["message": "Hello from Native!"])

总结

通过以上步骤和代码示例，你可以实现一个优雅的 jsBridge，使 JavaScript 和 Native 代码之间可以互相调用并支持回调机制。这种实现方式可以确保数据传输的稳定性和安全性，同时提升应用的交互能力。

技术细节

异步执行的设计哲学

设计 evaluateJavaScript （Native端调用） 和 window.webkit.messageHandlers.jsBridge.postMessage （Js端调用） 为异步执行的主要原因是为了确保应用的响应性和用户体验，同时避免阻塞主线程或 JavaScript 执行。这种设计带来了多方面的好处，以下是详细的解释。

1. 保证主线程的响应性

避免 UI 卡顿

在 iOS 应用中，主线程（也称为 UI 线程）负责处理用户界面更新和响应用户交互。如果在主线程上执行耗时操作，例如等待 JavaScript 代码执行或处理消息，会导致界面卡顿，影响用户体验。

示例：

webView.evaluateJavaScript("heavyComputation()") { (result, error) in// 回调处理结果
}

如果 evaluateJavaScript 是同步执行的，那么在 heavyComputation() 完成之前，主线程会被阻塞，导致应用无法响应用户的操作。

异步执行确保流畅的用户体验

通过异步执行，evaluateJavaScript 和 postMessage 会立即返回，允许主线程继续处理其他任务，如用户界面更新和交互。这确保了应用的流畅性和响应性。

2. 提升性能和效率

并行处理

异步执行允许并行处理多个任务。例如，WebView 可以同时加载页面内容和执行 JavaScript 代码，而不会相互阻塞。这种并行处理提高了整体性能和效率。

示例：

window.webkit.messageHandlers.jsBridge.postMessage({ method: "doWork" });
// 同时执行其他任务
console.log("Message sent, continue executing other tasks.");

3. 防止死锁和资源争用

避免死锁

同步调用可能会导致死锁，特别是在跨语言调用时。如果 JavaScript 和 Native 代码相互等待对方完成操作，可能会导致死锁，导致应用无法继续执行。

管理资源争用

异步执行可以更好地管理资源争用，避免长时间占用某些资源（如网络、文件系统等），从而提高系统的稳定性和可靠性。

4. 提供更好的错误处理机制

异步回调处理错误

异步执行允许通过回调机制处理错误和异常。这样可以在不阻塞主线程的情况下，优雅地处理和记录错误，确保应用的健壮性。

示例：

webView.evaluateJavaScript("document.title") { (result, error) inif let error = error {print("JavaScript execution failed with error: \(error)")} else if let result = result {print("JavaScript execution result: \(result)")}
}

5. 提高开发效率和代码可维护性

简化代码逻辑

异步执行通过回调或 Promises 简化了代码逻辑，避免了复杂的同步处理和锁定机制。这提高了代码的可读性和可维护性。

示例：

function sendMessageToNative() {console.log("Sending message to native code");window.webkit.messageHandlers.jsBridge.postMessage({method: "showAlert",params: {title: "Hello",message: "This is a message from JavaScript"}});console.log("Message sent to native code");
}

总结

设计 evaluateJavaScript 和 window.webkit.messageHandlers.jsBridge.postMessage 为异步执行，是为了确保应用的响应性和用户体验，提升性能和效率，防止死锁和资源争用，提供更好的错误处理机制，并提高开发效率和代码可维护性。通过异步执行，这些方法可以立即返回，避免阻塞主线程或 JavaScript 执行，从而确保应用在进行跨语言调用时的流畅性和稳定性。

谨记：didReceiveMessage 是在 main 线程上调用执行的

func userContentController(_ userContentController: WKUserContentController, didReceive message: WKScriptMessage) 方法是在主线程上被调用的。这确保了所有的 UI 更新和操作都在主线程上完成，保持线程安全和 UI 的一致性。为了避免在处理消息时阻塞主线程，可以将耗时操作放到后台线程中执行，并在需要时回到主线程更新 UI。通过这种方式，可以确保应用的响应性和用户体验。

在实际开发中，jsBridge 会存在性能问题么 ？怎么监控 ？

在实际开发中，jsBridge 的性能问题主要来自于以下几个方面：

  1. 频繁的跨语言调用：每次 JavaScript 和 Native 代码之间的调用都涉及到上下文切换，这可能会导致性能瓶颈，尤其是在频繁调用的情况下。
  2. 数据传输开销：较大的数据通过 jsBridge 传输可能会影响性能，因为需要进行序列化和反序列化操作。
  3. 线程阻塞：某些操作可能会在主线程上执行，导致界面卡顿或阻塞。
  4. 复杂的业务逻辑：如果 jsBridge 处理的业务逻辑过于复杂，也可能影响整体性能。

性能监控

为了监控和优化 jsBridge 的性能，可以采用以下方法：

  1. 日志记录：在 jsBridge 的每次调用前后记录时间戳，以计算调用的耗时。

  2. 性能分析工具：使用系统自带或第三方性能分析工具，如 Xcode 的 Instruments，来监测 CPU 使用率、内存占用和线程活动等指标。

  3. 定期分析和优化：通过定期的性能分析和代码审查，识别和优化性能瓶颈。

具体实现

1. 日志记录

在每次 jsBridge 调用前后记录时间戳，并计算耗时：

JavaScript 端：

(function() {window.jsBridge = {callbacks: {},callNative: function(method, params, callback) {const startTime = Date.now();const callbackId = 'cb_' + startTime;this.callbacks[callbackId] = (result) => {const endTime = Date.now();console.log(`Call to ${method} took ${endTime - startTime}ms`);callback(result);};window.webkit.messageHandlers.jsBridge.postMessage({method: method,params: params,callbackId: callbackId});},_invokeCallback: function(callbackId, result) {if (this.callbacks[callbackId]) {this.callbacks[callbackId](result);delete this.callbacks[callbackId];}}};
})();

Swift 端：

func userContentController(_ userContentController: WKUserContentController, didReceive message: WKScriptMessage) {let startTime = Date().timeIntervalSince1970guard let messageBody = message.body as? [String: Any],let method = messageBody["method"] as? String,let params = messageBody["params"] as? [String: Any],let callbackId = messageBody["callbackId"] as? String else {return}handleJSMethod(method, params: params, callbackId: callbackId)let endTime = Date().timeIntervalSince1970print("Call to \(method) took \((endTime - startTime) * 1000)ms")
}
2. 使用性能分析工具

Xcode Instruments：

  1. 启动 Instruments：打开 Xcode，选择菜单栏中的 Xcode > Open Developer Tool > Instruments。
  2. 选择模板：选择合适的模板，如 Time Profiler 或 Activity Monitor。
  3. 运行应用：通过 Instruments 运行你的应用，开始性能监测。
  4. 分析结果：查看和分析 CPU 使用率、内存占用和线程活动，找出性能瓶颈。
3. 定期分析和优化

定期进行代码审查和性能分析，找出性能瓶颈，并进行优化。例如：

  • 减少频繁调用：合并多次调用，减少跨语言调用的次数。
  • 优化数据传输：通过压缩或分批传输数据，减少数据传输的开销。
  • 优化线程处理：避免在主线程上执行耗时操作，将其放到后台线程处理。

小结

jsBridge 的性能问题主要来自于频繁的跨语言调用、数据传输开销、线程阻塞和复杂的业务逻辑。通过日志记录、使用性能分析工具和定期分析优化，可以有效监控和提升 jsBridge 的性能。

使用 WKScriptMessage （实现 Native JavaScript 的交互）与使用 JavaScriptCore 有什么不一样 ？

在 iOS 开发中，实现 Native 和 JavaScript 交互的主要方式有两种：WKScriptMessage 和 JavaScriptCore。它们在功能、使用场景和性能上有一些明显的不同。

WKScriptMessage

WKScriptMessage 是 WKWebView 的一种机制，允许 JavaScript 发送消息给 Native 代码。它是通过 WKUserContentController 来添加消息处理器，并通过 WKScriptMessageHandler 来处理这些消息。

特点

  1. 现代化：

    • 适用于 WKWebView，这是苹果推荐的现代 WebView 实现，性能和安全性都优于 UIWebView。

  2. 简单易用：

    • 配置和使用相对简单，只需要添加消息处理器并处理消息。

  3. 安全性：

    • 通过消息传递，避免了直接调用 Native 方法的安全隐患。
使用示例

Swift 端：

import WebKitclass ViewController: UIViewController, WKScriptMessageHandler {var webView: WKWebView!override func viewDidLoad() {super.viewDidLoad()let contentController = WKUserContentController()contentController.add(self, name: "jsBridge")let config = WKWebViewConfiguration()config.userContentController = contentControllerwebView = WKWebView(frame: self.view.bounds, configuration: config)self.view.addSubview(webView)if let url = URL(string: "https://your-web-page-url.com") {webView.load(URLRequest(url: url))}}func userContentController(_ userContentController: WKUserContentController, didReceive message: WKScriptMessage) {if message.name == "jsBridge" {if let body = message.body as? [String: Any] {handleJSMessage(body)}}}func handleJSMessage(_ message: [String: Any]) {// 处理来自 JavaScript 的消息}deinit {webView.configuration.userContentController.removeScriptMessageHandler(forName: "jsBridge")}
}

JavaScript 端：

function sendMessageToNative() {window.webkit.messageHandlers.jsBridge.postMessage({method: "showAlert",params: {title: "Hello",message: "This is a message from JavaScript"}});
}

JavaScriptCore

JavaScriptCore 是 iOS 上的一个框架，提供了一个 JavaScript 引擎，允许在 Native 代码中直接执行 JavaScript 代码，并在 JavaScript 中调用 Native 方法。它主要用于 UIWebView 或不使用 WebView 的纯 JavaScript 处理。

特点

  1. 直接调用：

    • 允许直接在 Native 代码中执行 JavaScript 代码，并获取结果。
    • 允许在 JavaScript 中直接调用 Native 方法。

  2. 高级功能：

    • 支持更复杂的 JavaScript 操作，例如创建和操作 JSContext、JSValue 等。

  3. 灵活性：

    • 适用于需要复杂 JavaScript 处理的场景。
使用示例

Swift 端：

import JavaScriptCoreclass ViewController: UIViewController {var jsContext: JSContext!override func viewDidLoad() {super.viewDidLoad()jsContext = JSContext()// 定义一个 Native 方法，供 JavaScript 调用let showAlert: @convention(block) (String) -> Void = { message inDispatchQueue.main.async {let alert = UIAlertController(title: "Alert", message: message, preferredStyle: .alert)alert.addAction(UIAlertAction(title: "OK", style: .default, handler: nil))self.present(alert, animated: true, completion: nil)}}jsContext.setObject(showAlert, forKeyedSubscript: "showAlert" as NSString)// 执行 JavaScript 代码let jsCode = """showAlert("Hello from JavaScript");"""jsContext.evaluateScript(jsCode)}
}

对比总结

特性WKScriptMessageJavaScriptCore
适用 WebViewWKWebViewUIWebView（已弃用）或不使用 WebView
消息传递通过消息传递直接调用
复杂度简单易用功能强大但复杂
性能较高取决于使用场景
安全性高需要处理潜在的安全问题
使用场景适用于现代 WebView 交互适用于需要复杂 JavaScript 处理的场景

性能问题与监控

性能问题
  • WKScriptMessage：由于通过消息传递，性能通常较好，但频繁的大数据传输可能会导致性能问题。
  • JavaScriptCore：直接调用，性能较高，但复杂操作可能会影响性能。
性能监控
  1. 日志记录：在调用前后记录时间戳，计算耗时。
  2. 使用 Instruments：分析 CPU 使用率、内存占用和线程活动。
  3. 代码审查：定期分析和优化代码。

小结

WKScriptMessage 和 JavaScriptCore 各有优缺点，选择哪种方式取决于具体的使用场景和需求。通过适当的监控和优化，可以确保 jsBridge 的高效运行。

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