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web小程序运行机制是什么

本篇内容介绍了“web小程序运行机制是什么”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！

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了解小程序的由来

在小程序没有出来之前，最初微信WebView逐渐成为移动web重要入口，微信发布了一整套网页开发工具包，称之为 JS-SDK，给所有的 Web  开发者打开了一扇全新的窗户，让所有开发者都可以使用到微信的原生能力，去完成一些之前做不到或者难以做到的事情。

但JS-SDK  的模式并没有解决使用移动网页遇到的体验不良的问题，比如受限于设备性能和网络速度，会出现白屏的可能。因此又设计了一个增强版JS-SDK，也就是“微信 Web  资源离线存储”，但在复杂的页面上依然会出现白屏的问题，原因表现在页面切换的生硬和点击的迟滞感。这个时候需要一个 JS-SDK  所处理不了的，使用户体验更好的一个系统，小程序应运而生。

  • 快速的加载

  • 更强大的能力

  • 原生的体验

  • 易用且安全的微信数据开放

  • 高效和简单的开发

小程序与普通网页开发的区别

小程序的开发同普通的网页开发相比有很大的相似性，小程序的主要开发语言也是 JavaScript，但是二者还是有些差别的。

  • 普通网页开发可以使用各种浏览器提供的 DOM API，进行 DOM 操作，小程序的逻辑层和渲染层是分开的，逻辑层运行在 JSCore

中，并没有一个完整浏览器对象，因而缺少相关的DOM API和BOM

API。

  • 普通网页开发渲染线程和脚本线程是互斥的，这也是为什么长时间的脚本运行可能会导致页面失去响应，而在小程序中，二者是分开的，分别运行在不同的线程中。

  • 网页开发者在开发网页的时候，只需要使用到浏览器，并且搭配上一些辅助工具或者编辑器即可。小程序的开发则有所不同，需要经过申请小程序帐号、安装小程序开发者工具、配置项目等等过程方可完成。

  • 小程序的执行环境

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小程序架构

一、技术选型

一般来说，渲染界面的技术有三种：

  • 用纯客户端原生技术来渲染

  • 用纯 Web 技术来渲染

  • 用客户端原生技术与 Web 技术结合的混合技术(简称 Hybrid 技术)来渲染

通过以下几个方面分析，小程序采用哪种技术方案

  • 开发门槛：Web 门槛低，Native 也有像 RN 这样的框架支持

  • 体验：Native 体验比 Web 要好太多，Hybrid 在一定程度上比 Web 接近原生体验

  • 版本更新：Web 支持在线更新，Native 则需要打包到微信一起审核发布

  • 管控和安全：Web 可跳转或是改变页面内容，存在一些不可控因素和安全风险

由于小程序的宿主环境是微信，如果用纯客户端原生技术来编写小程序，那么小程序代码每次都需要与微信代码一起发版，这种方式肯定是不行的。

所以需要像web技术那样，有一份随时可更新的资源包放在云端，通过下载到本地，动态执行后即可渲染出界面。如果用纯web技术来渲染小程序，在一些复杂的交互上可能会面临一些性能问题，这是因为在web技术中，UI渲染跟JavaScript的脚本执行都在一个单线程中执行，这就容易导致一些逻辑任务抢占UI渲染的资源。

所以最终采用了两者结合起来的Hybrid 技术来渲染小程序，可以用一种近似web的方式来开发，并且可以实现在线更新代码，同时引入组件也有以下好处：

  • 扩展 Web 的能力。比如像输入框组件(input, textarea)有更好地控制键盘的能力

  • 体验更好，同时也减轻 WebView 的渲染工作

  • 绕过 setData、数据通信和重渲染流程，使渲染性能更好

  • 用客户端原生渲染内置一些复杂组件，可以提供更好的性能

二、双线程模型

小程序的渲染层和逻辑层分别由 2 个线程管理：视图层的界面使用了 WebView 进行渲染，逻辑层采用 JsCore 线程运行 JS脚本。

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那么为什么要这样设计呢，前面也提到了管控和安全，为了解决这些问题，我们需要阻止开发者使用一些，例如浏览器的window对象，跳转页面、操作DOM、动态执行脚本的开放性接口。

我们可以使用客户端系统的 JavaScript 引擎，iOS 下的 JavaScriptCore 框架，安卓下腾讯 x5 内核提供的 JsCore  环境。

这个沙箱环境只提供纯 JavaScript 的解释执行环境，没有任何浏览器相关接口。

这就是小程序双线程模型的由来：

  • 逻辑层：创建一个单独的线程去执行 JavaScript，在这里执行的都是有关小程序业务逻辑的代码，负责逻辑处理、数据请求、接口调用等

  • 视图层：界面渲染相关的任务全都在 WebView 线程里执行，通过逻辑层代码去控制渲染哪些界面。一个小程序存在多个界面，所以视图层存在多个 WebView  线程

  • JSBridge 起到架起上层开发与Native(系统层)的桥梁，使得小程序可通过API使用原生的功能，且部分组件为原生组件实现，从而有良好体验

三、双线程通信

把开发者的 JS 逻辑代码放到单独的线程去运行，但在 Webview 线程里，开发者就没法直接操作 DOM。

那要怎么去实现动态更改界面呢?

如上图所示，逻辑层和试图层的通信会由 Native (微信客户端)做中转，逻辑层发送网络请求也经由 Native 转发。

这也就是说，我们可以把 DOM 的更新通过简单的数据通信来实现。

Virtual DOM 相信大家都已有了解，大概是这么个过程：用 JS 对象模拟 DOM 树 -> 比较两棵虚拟 DOM 树的差异 ->  把差异应用到真正的 DOM 树上。

如图所示：

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1. 在渲染层把 WXML 转化成对应的 JS 对象。

2. 在逻辑层发生数据变更的时候，通过宿主环境提供的 setData 方法把数据从逻辑层传递到 Native，再转发到渲染层。

3. 经过对比前后差异，把差异应用在原来的 DOM 树上，更新界面。

我们通过把 WXML 转化为数据，通过 Native 进行转发，来实现逻辑层和渲染层的交互和通信。

而这样一个完整的框架，离不开小程序的基础库。

四、小程序的基础库

小程序的基础库可以被注入到视图层和逻辑层运行，主要用于以下几个方面：

  • 在视图层，提供各类组件来组建界面的元素

  • 在逻辑层，提供各类 API 来处理各种逻辑

  • 处理数据绑定、组件系统、事件系统、通信系统等一系列框架逻辑

由于小程序的渲染层和逻辑层是两个线程管理，两个线程各自注入了基础库。

小程序的基础库不会被打包在某个小程序的代码包里边，它会被提前内置在微信客户端。

这样可以：

  • 降低业务小程序的代码包大小

  • 可以单独修复基础库中的 Bug，无需修改到业务小程序的代码包

五、Exparser 框架

Exparser是微信小程序的组件组织框架，内置在小程序基础库中，为小程序的各种组件提供基础的支持。小程序内的所有组件，包括内置组件和自定义组件，都由Exparser组织管理。

Exparser的主要特点包括以下几点：

1.基于Shadow

DOM模型：模型上与WebComponents的ShadowDOM高度相似，但不依赖浏览器的原生支持，也没有其他依赖库;实现时，还针对性地增加了其他API以支持小程序组件编程。

2.可在纯JS环境中运行：这意味着逻辑层也具有一定的组件树组织能力。

3.高效轻量：性能表现好，在组件实例极多的环境下表现尤其优异，同时代码尺寸也较小。

小程序中，所有节点树相关的操作都依赖于Exparser，包括WXML到页面最终节点树的构建、createSelectorQuery调用和自定义组件特性等。

内置组件

基于Exparser框架，小程序内置了一套组件，提供了视图容器类、表单类、导航类、媒体类、开放类等几十种组件。有了这么丰富的组件，再配合WXSS，可以搭建出任何效果的界面。在功能层面上，也满足绝大部分需求。

六、运行机制

小程序启动会有两种情况，一种是「冷启动」，一种是「热启动」。假如用户已经打开过某小程序，然后在一定时间内再次打开该小程序，此时无需重新启动，只需将后台状态的小程序切换到前台，这个过程就是热启动;冷启动指的是用户***打开或小程序被微信主动销毁后再次打开的情况，此时小程序需要重新加载启动。

小程序没有重启的概念

当小程序进入后台，客户端会维持一段时间的运行状态，超过一定时间后(目前是5分钟)会被微信主动销毁

当短时间内(5s)连续收到两次以上收到系统内存告警，会进行小程序的销毁

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七、更新机制

小程序冷启动时如果发现有新版本，将会异步下载新版本的代码包，并同时用客户端本地的包进行启动，即新版本的小程序需要等下一次冷启动才会应用上。  如果需要马上应用***版本，可以使用 wx.getUpdateManager API 进行处理。

八、性能优化

主要的优化策略可以归纳为三点：

精简代码，降低WXML结构和JS代码的复杂性;

合理使用setData调用，减少setData次数和数据量;

必要时使用分包优化。

1、setData 工作原理

小程序的视图层目前使用 WebView 作为渲染载体，而逻辑层是由独立的 JavascriptCore 作为运行环境。在架构上，WebView 和  JavascriptCore 都是独立的模块，并不具备数据直接共享的通道。当前，视图层和逻辑层的数据传输，实际上通过两边提供的  evaluateJavascript 所实现。即用户传输的数据，需要将其转换为字符串形式传递，同时把转换后的数据内容拼接成一份 JS 脚本，再通过执行 JS  脚本的形式传递到两边独立环境。

而 evaluateJavascript 的执行会受很多方面的影响，数据到达视图层并不是实时的。

2、常见的 setData 操作错误

频繁的去  setData在我们分析过的一些案例里，部分小程序会非常频繁(毫秒级)的去setData，其导致了两个后果：Android下用户在滑动时会感觉到卡顿，操作反馈延迟严重，因为  JS 线程一直在编译执行渲染，未能及时将用户操作事件传递到逻辑层，逻辑层亦无法及时将操作处理结果及时传递到视图层;渲染有出现延时，由于 WebView 的 JS  线程一直处于忙碌状态，逻辑层到页面层的通信耗时上升，视图层收到的数据消息时距离发出时间已经过去了几百毫秒，渲染的结果并不实时;

每次 setData 都传递大量新数据由setData的底层实现可知，我们的数据传输实际是一次 evaluateJavascript

脚本过程，当数据量过大时会增加脚本的编译执行时间，占用 WebView JS 线程， 后台态页面进行

setData当页面进入后台态(用户不可见)，不应该继续去进行setData，后台态页面的渲染用户是无法感受的，另外后台态页面去setData也会抢占前台页面的执行。

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