微信小程序架构分析 (下)

【引自第九程序的博客】这一篇拖了一段时间，原因是实现一个可以运行微信小程序的 web 环境比我想象中要困难一些， 这一方面是因为微信对于代码进行了压缩混淆，另一方面主要原因是开发者工具内部逻辑调用比较复杂(难怪 bug 不少)，完全无法拿出来重用。

小程序实时运行工具 wept 的开发已经基本完成了， 你可以通过我的代码对小程序的 web 环境实现有更全面的认识。下面我将介绍它的实现过程以及实时更新的原理。

小程序 web 服务实现

我在 wept 的开发中使用 koa 提供 web 服务，以及 et-improve 提供模板渲染。

***步： 准备页面模板

我们需要三个页面，一个做为控制层 index.html，一个做为 service 层service.html，还有一个做为 view 层的 view.html

index.html:

 
 
 
      
  
  
  1.  
    2.
 
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •   

    • service.html:

     
 
 
        
  
  
    1.  
      2.   
  
  
    2.    
      3.   
  
  
    3.    
      4.   
  
  
    4.    
      5.   
  
  
    5.    
      6.   
  
  
    6.    
      7.   
  
  
    7.   {{each _.utils as util}} 
      8.   
  
  
    8.    
      9.   
  
  
    9.   {{/}} 
      10.   
  
  
    10.    
      11.   
  
  
    11.   {{each _.routes as route}} 
      12.   
  
  
    12.    
      13.   
  
  
    13.    
      14.   
  
  
    14.   {{/}} 
      15.   
  
  
    15.  
      16.   
  
  
    16.  
      17.   
  
  
    17.    
      18.   
  
  
    18.  
      19.

    view.html:

     
 
 
        
  
  
    1.  
      2.   
  
  
    2.    
      3.   
  
  
    3.    
      4.   
  
  
    4.    
      5.   
  
  
    5.    
      6.   
  
  
    6.    
      7.   
  
  
    7.    
      8.   
  
  
    8.    
      9.   
  
  
    9.    
      10.   
  
  
    10.    
      11.   
  
  
    11.    
      12.   
  
  
    12.    
      13.   
  
  
    13.  
      14.   
  
  
    14.  
      15.   
  
  
    15.   
       
      16.   
  
  
    16.   
      17.

    第二步： 实现 http 服务

    用 koa 实现的代码逻辑非常简单：

    server.js

     
 
 
        
  
  
    1. // 日志中间件 
      2.   
  
  
    2. app.use(logger()) 
      3.   
  
  
    3. // gzip 
      4.   
  
  
    4. app.use(compress({ 
      5.   
  
  
    5.   threshold: 2048, 
      6.   
  
  
    6.   flush: require('zlib').Z_SYNC_FLUSH 
      7.   
  
  
    7. })) 
      8.   
  
  
    8. // 错误提醒中间件 
      9.   
  
  
    9. app.use(notifyError) 
      10.   
  
  
    10. // 使用当前目录下文件处理 404 请求 
      11.   
  
  
    11. app.use(staticFallback) 
      12.   
  
  
    12. // 各种 route 实现 
      13.   
  
  
    13. app.use(router.routes()) 
      14.   
  
  
    14. app.use(router.allowedMethods()) 
      15.   
  
  
    15. // 对于 public 目录启用静态文件服务 
      16.   
  
  
    16. app.use(require('koa-static')(path.resolve(__dirname, '../public'))) 
      17.   
  
  
    17. // 创建启动服务 
      18.   
  
  
    18. let server = http.createServer(app.callback()) 
      19.   
  
  
    19. server.listen(3000)  
      20.

    router.js

     
 
 
        
  
  
    1. router.get('/', function *() { 
      2.   
  
  
    2.   // 加载 index.html 模板和数据，输出 index 页面 
      3.   
  
  
    3. }) 
      4.   
  
  
    4.  
      5.   
  
  
    5. router.get('/appservice', function *() { 
      6.   
  
  
    6.   // 加载 service.html 模板和数据，输出 service 页面 
      7.   
  
  
    7. }) 
      8.   
  
  
    8.  
      9.   
  
  
    9. // 让 `/app/**` 加载小程序所在目录文件 
      10.   
  
  
    10. router.get('/app/(.*)', function* () { 
      11.   
  
  
    11.   if (/\.(wxss|js)$/.test(file)) { 
      12.   
  
  
    12.     // 动态编译为 css 和相应 js 
      13.   
  
  
    13.   } else if (/\.wxml/.test(file)) { 
      14.   
  
  
    14.     // 动态编译为 html 
      15.   
  
  
    15.   } else { 
      16.   
  
  
    16.     // 查找其它类型文件, 存在则返回 
      17.   
  
  
    17.     let exists = util.exists(file) 
      18.   
  
  
    18.     if (exists) { 
      19.   
  
  
    19.       yield send(this, file) 
      20.   
  
  
    20.     } else { 
      21.   
  
  
    21.       this.status = 404 
      22.   
  
  
    22.       throw new Error(`File: ${file} not found`) 
      23.   
  
  
    23.     } 
      24.   
  
  
    24.   } 
      25.   
  
  
    25. })  
      26.

    第三步：实现控制层功能

    实现完上面两步，就可以访问 view 页面了，但是你会发现它只能渲染，并不会有任何功能，因为 view 层功能依赖于控制层进行的通讯， 如果控制层收不到消息，它不会响应任何事件。

    控制层是整个实现过程中最复杂的一块，因为官方工具的代码与 nwjs 以及 react 等第三方组件耦合过高，所以无法拿来直接使用。 你可以在 wept 项目的 src 目录下找到控制层逻辑的所有代码，总体上控制层要负责以下几个功能：

    wept 里面 iframe 之间的通讯是通过 message.js 模块实现的，控制页面(index.html)代码如下：

     
 
 
        
  
  
    1. window.addEventListener('message', function (e) { 
      2.   
  
  
    2.   let data = e.data 
      3.   
  
  
    3.   let cmd = data.command 
      4.   
  
  
    4.   let msg = data.msg 
      5.   
  
  
    5.   // 没有跟 contentscript 握手阶段，不需要处理 
      6.   
  
  
    6.   if (data.to == 'contentscript') return 
      7.   
  
  
    7.   // 这是个遗留方法，基本废弃掉了 
      8.   
  
  
    8.   if (data.command == 'EXEC_JSSDK') { 
      9.   
  
  
    9.     sdk(data) 
      10.   
  
  
    10.   // 直接转发 view 层消息到 service，主要是各种事件通知 
      11.   
  
  
    11.   } else if (cmd == 'TO_APP_SERVICE') { 
      12.   
  
  
    12.     toAppService(data) 
      13.   
  
  
    13.   // 除了 publish 发送消息给 view 层以及控制层可以处理的逻辑（例如设置标题）， 
      14.   
  
  
    14.   // 其它全部转发 service 处理，所有控制层的处理结果统一先返回 service 
      15.   
  
  
    15.   } else if (cmd == 'COMMAND_FROM_ASJS') { 
      16.   
  
  
    16.     let sdkName = data.sdkName 
      17.   
  
  
    17.     if (command.hasOwnProperty(sdkName)) { 
      18.   
  
  
    18.       command[sdkName](data) 
      19.   
  
  
    19.     } else { 
      20.   
  
  
    20.       console.warn(`Method ${sdkName} not implemented for command!`) 
      21.   
  
  
    21.     } 
      22.   
  
  
    22.   } else { 
      23.   
  
  
    23.     console.warn(`Command ${cmd} not recognized!`) 
      24.   
  
  
    24.   } 
      25.   
  
  
    25. })  
      26.

    具体实现逻辑可以查看 src/command.js src/service.jssrc/sdk/*.js。对于 view/service 页面只需把原来 bridge.js 的window.postMessage 改为 window.top.postMessage 即可。

    view 层的控制逻辑由 src/view.js 以及 src/viewManage.js 实现，viewManage 实现了 navigateTo， redirectTo 以及 navigateBack 来响应 service 层通过名为 publish 的 command 传来的对应页面路由事件。

    header.js 和 tabbar.js 包含了基于 react 实现的 header 和 tabbar 模块(原计划是使用 vue，但是没找到与原生 js 模块通讯的 API)

    sdk 目录下包含了 storage，录音，罗盘模块，其它比较简单一些的原生底层调用我直接写在 command.js 里面了。

    以上就是实现运行小程序所需 webserver 的全部逻辑了，其实现并不复杂，主要困难在与理解微信这一整套通讯方式。

    实现小程序实时更新

    ***步： 监视文件变化并通知前端

    wept 使用了 chokidar 模块监视文件变化，变化后使用 WebSocket 告知所有客户端进行更新操作。 具体实现位于 lib/watcher.js 和 lib/socket.js, 发送内容是 json 格式的字符串。

    前端控制层收到 WebSocket 消息后再通过 postMessage 接口转发消息给 view/service 层：

     
 
 
        
  
  
    1. view.postMessage({ 
      2.   
  
  
    2.   msg: { 
      3.   
  
  
    3.     data: { 
      4.   
  
  
    4.       data: { path } 
      5.   
  
  
    5.     }, 
      6.   
  
  
    6.     eventName: 'reload' 
      7.   
  
  
    7.   }, 
      8.   
  
  
    8.   command: 'CUSTOM' 
      9.   
  
  
    9. })  
      10.

    view/service 层监听 reload 事件：

     
 
 
        
  
  
    1. WeixinJSBridge.subscribe('reload', function(data) { 
      2.   
  
  
    2.   // data 即为上面的 msg.data 
      3.   
  
  
    3. })  
      4.

    第二步： 前端响应不同文件变化

    前端需要对 4 种(wxml wxss json javascript)不同类型文件进行 4 种不同的热更新处理，其中 wxss 和 json 相对简单。

     
 
 
        
  
  
    1. o.subscribe('reload', function(data) { 
      2.   
  
  
    2.     if (/\.wxss$/.test(data.path)) { 
      3.   
  
  
    3.     var p = '/app/' + data.path 
      4.   
  
  
    4.     var els = document.getElementsByTagName('link') 
      5.   
  
  
    5.     ;[].slice.call(els).forEach(function(el) { 
      6.   
  
  
    6.       var href = el.getAttribute('href').replace(/\?(.*)$/, '') 
      7.   
  
  
    7.       if (p == href) { 
      8.   
  
  
    8.         console.info('Reload: ' + data.path) 
      9.   
  
  
    9.         el.setAttribute('href', href + '?id=' + Date.now()) 
      10.   
  
  
    10.       } 
      11.   
  
  
    11.     }) 
      12.   
  
  
    12.   } 
      13.   
  
  
    13. })  
      14.  
 

     
 
 
        
  
  
    1. socket.onmessage = function (e) { 
      2.   
  
  
    2.   let data = JSON.parse(e.data) 
      3.   
  
  
    3.   let p = data.path 
      4.   
  
  
    4.   if (data.type == 'reload'){ 
      5.   
  
  
    5.     if (p == 'app.json') { 
      6.   
  
  
    6.       redirectToHome() 
      7.   
  
  
    7.     } else if (/\.json$/.test(p)) { 
      8.   
  
  
    8.       let win = window.__wxConfig__['window'] 
      9.   
  
  
    9.       win.pages[p.replace(/\.json$/, '')] = data.content 
      10.   
  
  
    10.       // header 通过全局 __wxConfig__ 获取 state 进行渲染 
      11.   
  
  
    11.       header.reset() 
      12.   
  
  
    12.       console.info(`Reset header for ${p.replace(/\.json$/, '')}`) 
      13.   
  
  
    13.     } 
      14.   
  
  
    14.   } 
      15.   
  
  
    15. }  
      16.  
 

     
 
 
        
  
  
    1. router.get('/generateFunc', function* () { 
      2.   
  
  
    2.   this.body = yield loadFile(this.query.path + '.wxml') 
      3.   
  
  
    3.   this.type = 'text' 
      4.   
  
  
    4. }) 
      5.   
  
  
    5.  
      6.   
  
  
    6. function loadFile(p, throwErr = true) { 
      7.   
  
  
    7.   return new Promise((resolve, reject) => { 
      8.   
  
  
    8.     fs.stat(`./${p}`, (err, stats) => { 
      9.   
  
  
    9.       if (err) { 
      10.   
  
  
    10.         if (throwErr) return reject(new Error(`file ${p} not found`)) 
      11.   
  
  
    11.         // 文件不存在有可能是文件被删除，所以不能使用 reject 
      12.   
  
  
    12.         return resolve('') 
      13.   
  
  
    13.       } 
      14.   
  
  
    14.       if (stats && stats.isFile()) { 
      15.   
  
  
    15.         // parer 函数调用 exec 命令执行 wcsc 文件生成 wxml 对应的 javascript 代码 
      16.   
  
  
    16.         return parser(`${p}`).then(resolve, reject) 
      17.   
  
  
    17.       } else { 
      18.   
  
  
    18.         return resolve('') 
      19.   
  
  
    19.       } 
      20.   
  
  
    20.     }) 
      21.   
  
  
    21.   }) 
      22.   
  
  
    22. }  
      23.  
 

     
 
 
        
  
  
    1. // curr 为当前的 VirtualDom 树 
      2.   
  
  
    2. if (!curr) return 
      3.   
  
  
    3. var xhr = new XMLHttpRequest() 
      4.   
  
  
    4. xhr.onreadystatechange = function() { 
      5.   
  
  
    5.   if (xhr.readyState === 4) { 
      6.   
  
  
    6.     if (xhr.status === 200) { 
      7.   
  
  
    7.       var text = xhr.responseText 
      8.   
  
  
    8.       var func = new Function(text + '\n return $gwx("./' +__path__+ '.wxml")') 
      9.   
  
  
    9.       window.__generateFunc__ = func() 
      10.   
  
  
    10.       var oldTree = curr 
      11.   
  
  
    11.       // 获取当前 data 生成新的树 
      12.   
  
  
    12.       var o = m(p.default.getData(), false), 
      13.   
  
  
    13.       // 进行 diff apply 
      14.   
  
  
    14.       a = oldTree.diff(o); 
      15.   
  
  
    15.       a.apply(x); 
      16.   
  
  
    16.       document.dispatchEvent(new CustomEvent("pageReRender", {})); 
      17.   
  
  
    17.       console.info('Hot apply: ' + __path__ + '.wxml') 
      18.   
  
  
    18.     } 
      19.   
  
  
    19.   } 
      20.   
  
  
    20. } 
      21.   
  
  
    21. xhr.open('GET', '/generateFunc?path=' + encodeURIComponent(__path__)) 
      22.   
  
  
    22. xhr.send()  
      23.  
 

     
 
 
        
  
  
    1. router.get('/generateJavascript', function* () { 
      2.   
  
  
    2.   this.body = yield loadFile(this.query.path) 
      3.   
  
  
    3.   this.type = 'text' 
      4.   
  
  
    4. })  
      5.

    然后我们在 window 对象上加入 Reload 函数执行具体的更换逻辑：

     
 
 
        
  
  
    1. window.Reload = function (e) { 
      2.   
  
  
    2. var pages = __wxConfig.pages; 
      3.   
  
  
    3. if (pages.indexOf(window.__wxRoute) == -1) return 
      4.   
  
  
    4. // 替换原来的构造函数 
      5.   
  
  
    5. f[window.__wxRoute] = e 
      6.   
  
  
    6. var keys = Object.keys(p) 
      7.   
  
  
    7. // 判定是否当前使用中页面 
      8.   
  
  
    8. var isCurr = s.route == window.__wxRoute 
      9.   
  
  
    9. keys.forEach(function (key) { 
      10.   
  
  
    10.   var o = p[key]; 
      11.   
  
  
    11.   key = Number(key) 
      12.   
  
  
    12.   var query = o.__query__ 
      13.   
  
  
    13.   var page = o.page 
      14.   
  
  
    14.   var route = o.route 
      15.   
  
  
    15.   // 页面已经被创建 
      16.   
  
  
    16.   if (route == window.__wxRoute) { 
      17.   
  
  
    17.     // 执行封装后的 onHide 和 onUnload 
      18.   
  
  
    18.     isCurr && page.onHide() 
      19.   
  
  
    19.     page.onUnload() 
      20.   
  
  
    20.     // 创建新 page 对象 
      21.   
  
  
    21.     var newPage = new a.default(e, key, route) 
      22.   
  
  
    22.     newPage.__query__ = query 
      23.   
  
  
    23.     // 重新绑定当前页面 
      24.   
  
  
    24.     if (isCurr) s.page = newPage 
      25.   
  
  
    25.     o.page = newPage 
      26.   
  
  
    26.     // 执行 onLoad 和 onShow 
      27.   
  
  
    27.     newPage.onLoad() 
      28.   
  
  
    28.     if (isCurr) newPage.onShow() 
      29.   
  
  
    29.     // 更新 data 数据 
      30.   
  
  
    30.     window.__wxAppData[route] = newPage.data 
      31.   
  
  
    31.     window.__wxAppData[route].__webviewId__ = key 
      32.   
  
  
    32.     // 发送更新事件, 通知 view 层 
      33.   
  
  
    33.     u.publish(c.UPDATE_APP_DATA) 
      34.   
  
  
    34.     u.info("Update view with init data") 
      35.   
  
  
    35.     u.info(newPage.data) 
      36.   
  
  
    36.     // 发送 appDataChange 事件 
      37.   
  
  
    37.     u.publish("appDataChange", { 
      38.   
  
  
    38.       data: { 
      39.   
  
  
    39.         data: newPage.data 
      40.   
  
  
    40.       }, 
      41.   
  
  
    41.       option: { 
      42.   
  
  
    42.         timestamp: Date.now() 
      43.   
  
  
    43.       } 
      44.   
  
  
    44.     }) 
      45.   
  
  
    45.     newPage.__webviewReady__ = true 
      46.   
  
  
    46.   } 
      47.   
  
  
    47. }) 
      48.   
  
  
    48. u.info("Reload page: " + window.__wxRoute) 
      49.   
  
  
    49. }  
      50.

    以上代码需要添加到 t.pageHolder 函数后才可运行

    ***在 view 层初始化后把 Page 函数切换到 Reload 函数(当然你也可以在请求返回 javascript 前把 Page 重命名为 Reload) 。

     
 
 
        
  
  
    1.  
      2.   
  
  
    2.  
      3.   
  
  
    3.   
      4.

    总算是把这个坑填上了。希望通过这一系列的分析带给前端开发者更多思路。

    网站题目：微信小程序架构分析 (下)
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