JSPatch原理架构分析

2019-07-26 本文已影响0人 RasonWu

背景

为了快速认识整体框架，并且学习如何构思这个框架。

方法调用

我们希望在js实现这样的调用：

UIView.alloc().init()

UIView哪里来？（require）
我们要用UIView，那么当然就必须创建js对象。当然require不是唯一的方式，但是也是比较好理解的方式。

    var UIView = require('UIView');
    var _require = function(clsName) {
      if (!global[clsName]) {
        global[clsName] = {
          __clsName: clsName
        }
      }
      return global[clsName]
    }

JS方法的调用

方法的调用
我们希望是这样的UIView.alloc()，这样必须需要先添加alloc方法。因为没有像OC那样的转发机制。那么js对象大致是这样的:

        __clsName: "UIView",
        alloc: function() {…},
        beginAnimations_context: function() {…},
        setAnimationsEnabled: function(){…},
        ...

这样的话，即使搞继承关系，也大倒难以接受。

为了解决上面的问题
我们能不能不暴露到对象直接调用？作者想到一个方法，就是再OC执行js前，通过正则表达式都调用一个统一的方式去处理。

    UIView.alloc().init()
        ->
        UIView.__c('alloc')().__c('init')()

这样所有对象都可以经过方法__c方法去调用。

        Object.defineProperty(Object.prototype, '__c', {value: function(methodName) {
        if (!this.__obj && !this.__clsName) return this[methodName].bind(this);
        var self = this
        return function(){
            var args = Array.prototype.slice.call(arguments)
            return _methodFunc(self.__obj, self.__clsName, methodName, args, self.__isSuper)
        }
        }})

_methodFunc() 就是把相关信息传给OC，OC用 Runtime 接口调用相应方法，返回结果值，这个调用就结束了。至此，内存消耗直降 99%

消息传递
我们知道了_methodFunc方法，需要做桥接。那么就需要知道交互原理。

JSContext *context = [[JSContext alloc] init];
context[@"hello"] = ^(NSString *msg) {
    NSLog(@"hello %@", msg);
};
[_context evaluateScript:@"hello('word')"];

_methodFunc也是一样，只是参数多几个。

方法调用中的问题。
类的方法调用，对象的方法调用。

类的方法调用相对简单。
在require('UIView')的时候就可以添加一个属性叫__isCls来表示类，这样直接通过反射就可以获取对象的UIView类。
那么实例方法的调用呢？
由于OC对象，肯定是OC返回的。作者使用了指针进行标识。但是由于需要在js里根据对象做区分，所以在OC将对象返回到js进行了转换，用来标识。
```
static NSDictionary *_wrapObj(id obj) {
    return @{@"__obj": obj};
}
```
让 OC 对象作为这个 NSDictionary 的一个值，这样在 JS 里这个对象就变成：
```
{__obj: [OC Object 对象指针]}
```
那么在__c中判断如果有__obj，就取出并传回OC即可。
会遇到内存管理的问题
如果全局保存对象，那么会内存泄漏。如果不全局保存，可以预想到会发生野指针。作者的思路是JS持有，则引用计数+1，JS进行垃圾回收时释放。JS是有类似析构函数呢？还是有其它，还得进一步深挖。

类型转换
至此，方法调用过程中的坑就差不多了。接下来是OC调起具体方法的坑了。没错，用的就是NSInvocation。这样必然会遇到类型转换的问题。
5.1 基本思路
通过defineClass任意替换一个类的方法。实际上这样需要OC替换原方法，并且新增了-ORIGViewDidLoad方法（例子）指向原来的方法。如果没有参数，当然就很简单，如果有参数的话，那么就会遇到转换的问题。
5.2 va_list实现(32位)
va_list结合对应的参数签名，获取精确的类型。arm64 下 va_list 的结构改变了，会有问题。具体不展开。
5.3 ForwardInvocation实现(64位)
使用这个是为了-methodSignatureForSelector:, -forwardInvocation:中NSInvocation 对象保存了所有参数值。而class_replaceMethod的实现变成了统一的实现方法，都是走_objc_msgForward,并且替换-forwardInvocation:，从而实现走转发机制的目的。这样轻松获取所有参数，但是有一个问题。如果真要用转发机制呢？
5.4 真用转发机制
如果JS有替换方法就用替换方法，没有的话，就用原来的。当然替换方法也可以调用原来的逻辑。
5.5 转换细节
假设有个方法是tool.hello(0.5)，那么怎么转换？答案是JS到OC，会变成NSNumber，假设OC方法hello的参数其实是float，那么实际上就是[value floatValue]，从而获取正确的参数，然后传到nsinvocation处理。其实以前自己写的框架是借助YYModel，会简单很多，少很多事儿。
那么新增方法呢？
其实新增方法处理比较简单，原来有就替换，没有就新增。其它和替换方法的流程差不多。

协议怎么处理？
通过objc_getProtocol和 protocol_copyMethodDescriptionList接口把 Protocol 对应的方法取出来，若匹配上，则按其方法的定义走方法替换的流程。否则新增协议，并添加到对应的类。
增加的js变量实现
JSPatch可以通过 -getProp:， -setProp:forKey: 这两个方法给对象动态添加成员变量。实现上用了运行时关联接口 objc_getAssociatedObject() 和 objc_setAssociatedObject() 模拟。
本来OC有 class_addIvar() 可以为类添加成员，但必须在类注册之前添加完，注册完成后无法添加，这意味着可以为在JS新增的类添加成员，但不能为OC上已存在的类添加，所以只能用上述方法模拟。
其实作者是这样说的，但是实际上，我的考虑是这样的，直接js获取就可以了，也没必要使用关联列表。其实不影响使用。

self关键字

defineClass("JPViewController: UIViewController", {
  viewDidLoad: function() {
    var view = self.view()
    ...
  },
}

JSPatch支持直接在defineClass里的实例方法里直接使用 self 关键字，跟OC一样 self 是指当前对象，这个 self 关键字是怎样实现的呢？实际上这个self是个全局变量，在 defineClass 里对实例方法进行了包装，在调用实例方法之前，会把全局变量 self 设为当前对象，调用完后设回空，就可以在执行实例方法的过程中使用 self 变量了。

super关键字
做法是调用 self.super()时，__c函数会做特殊处理，其实是加了个标识，返回新的对象。然后新增调用方法，传到OC的统一方法，再统一处理。
扩展

Struct 支持

    require('JPEngine').defineStruct({
  "name": "JPDemoStruct",
  "types": "FldB",
  "keys": ["a", "b", "c", "d"]
    })
    /* 上面其实相当于下面这样的结构体，结构体是个连续的内存地址
    struct JPDemoStruct {
      CGFloat a;
      long b;
      double c;
      BOOL d;
    }
    */

js通过上面的定义，OC与js两边都保存一份配置表，就可以根据types的顺序去获取对应的变量参数了。

    for (int i = 0; i < types.count; i ++) {
  size_t size = sizeof(types[i]);  //types[i] 是 float double int 等类型
  void *val = malloc(size);
  memcpy(val, structData + position, size);
  position += size;
    }

从JS到OC也是类似的，只是先生成整个结构体大小的地址，然后再按上面说的顺序塞入相应位置。

C函数支持
```
context[@"memcpy"] = ^(JSValue *des, JSValue *src, size_t n) {
    memcpy(des, src, n);
};
```
没错，只能这种形式，没法通过反射去调用。由于全部都扩展会大到影响性能，所以作者分成不同的模块，可以按需接入。

关于Special Struct
如果替换方法的返回值是某些 struct，_objc_msgForward的话，会crash。结论是非 arm64 下，是 special struct 就走 _objc_msgForward_stret，否则走 _objc_msgForward。具体看作者的文档
关于内存问题
- i.Double Release
  涉及OC对象和指针的转换，需要明确内存管理内容的。那么Double Release是怎么发生的呢？外面用id result作为变量，而getReturnValue的参数为void *。这就导致result在当前方法结束会自动添加release，而void *并不会对参数进行retain。根据内存管理的约定如果使用new的话，需要release，所以getReturnValue内部是new的调用就没问题。但是如果是其它方法，不需要release，而是由自动释放池管理。但实际上ARC又添加了释放的方法。所以就会造成两次释放问题。
- ii.内存泄露
  根据内存管理的约定如果使用new的话，需要release。需要[invocation getReturnValue:&result];的内部。如果是用void *obj的方式做变量的话，就会没有释放。所以需要外面释放。当然如果用了id的方式做变量的话，会自动添加release就不会有问题的。但是对于非new等方式，那么实际上已经加入autorelease了，自动添加的release就会有问题，就是上面的二次释放问题。实际上getReturnValue方法内部，并不会对象所有权进行转移。
关于名字转换
作者把js的两个下划线_当成OC的，用以转换，存在一定的问题，但一般不影响。
封箱
为了处理，OC 返回到 JS 时 JavaScriptCore 把它们转成了 JS 的 Array / Object / String，和原对象的联系脱离了关系。
nil的处理
14.1 为了区分区分NSNull/nil，所以js搞了个特殊变量nsnull来表示NSNull，其它照常。
链式调用
由于js的null会调用链式调用失效，所以最后是用false来代表nil，几乎完美的处理了所有问题。

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