Pluto - iOS 上一个高性能的排版渲染引擎

2018-02-11 15:03:43来源:作者:腾讯Bugly人点击

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导语 Pluto 是 iOS 上的一个排版渲染引擎,通过 JSON/JS 文件可以很方便地描述界面元素,开发效率很高,并且在流畅度,内存等方便有保证

Qzone Feed 业务复杂,样式很多。每次新增一种 Feed 样式,开发工作量很大,需要跟版本。样式之间耦合严重,每改一种样式,另一种样式可能会受影响。

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基于这样的背景下,Feed Team 急需一个比较成熟的渲染引擎,他至少需要解决以下问题:

  • 提升开发效率。

  • 样式之间独立,不互相耦合。

  • 新增和修改 Feed 样式不需要跟版本。

  • 无论采取什么方案,列表的滑动流畅度必需保证至少跟现有的一样。

基于这样的需求,我们重新盘点了市面上比较成熟的排版渲染引擎 ComponentKit,新的开发框架比如 React Native,甚至参考 Android 的排版系统。都难以同时解决上述问题,最终决定我们自己来做一个,一个专注性能和开发效率的排版引擎,Pluto。目前 Pluto 已经应用于 QQ,Qzone 上大部分的空间 Feed 样式,关于 Pluto 和这些现有的排版渲染引擎对比的细节,我后面会说明,我们先来看看 Pluto 用起来是怎么样的。

首先需要一个排版描述:

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以上排版数据的结果如下,左边是一个图片控件,右边是文字控件。

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想必看到这里,大家应该知道 Pluto 是什么东西了。上面的 JSON 文件阅读起来也非常自然,直接。接下来要解决的问题比较多。这里重点描述点击事件、模板、重用、扩展。分别解决热更新,开发效率,性能优化、功能扩充,四个方面的问题。

点击事件

Pluto 还可以通过 json 描述绑定事件响应的 js 脚本,比如以下 json 文件:

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图片组件被点击的时候,可以找到相应的 js 文件,调用 onClick 方法。

模板

一开始的例子中,使用一个 JSON 表达了一个 UI 排版,假如有很多类似的界面元素同时存在,就有很多重复数据的 JSON 文件。这个时候就需要模版特性。比如列表中的每个 Cell,都共享同一个模版,只是填充的数据不一样。以下例子中,将 “imageName” 替换成 “${image}”,而不是一个具体的图片。然后提供一个字典映射,每一个数据项映射不同的数据,产生不同的视图。

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重用

重用是 Pluto 在设计之初就比较重点考虑的一个因素,也是不同于其他引擎的最大的特色。可以说有了这个特性,才能应用在列表等有高性能要求的场景。重用指的是,在 UITableView 等列表控件,在滑动的时候,不同列表项复用同一个 Cell,Cell 里面的视图数据可以重复使用,核心是为了减少创建视图和修改视图树的次数。值得强调的是,Pluto 里面对视图的重用优化,是已经内置的功能,调用方不需要额外操作。

实现原理如下图所示,每个 Pluto 生成的视图中,会包含一个复用池,当使用复用特性时,视图不会被销毁,而是被回收,回收时,其子视图会被放入复用池内,(这里的子视图是一个视图树,即也包含了子视图的子视图)并隐藏起来。复用时,就只需恢复显示,调整宽高,数据等,比创建视图的成本低很多。

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扩展

Pluto 内置了一些渲染控件,比如 文字(TextItem),图片(ImageItem),按钮(ButtonItem)。如果这些组件不满足需求,还可以通过扩展组件来完成封装。实现自定义控件的大概流程如下:

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特点分析

这里梳理一下 Pluto 的一些特点。

快速: Pluto 的排版性能与直接书写的排版代码性能相差不大。目前在手机 QQ 上跟其他列表相比,流畅度领先。(当然,比 Auto Layout 性能好很多)

异步: Pluto 的整个排版,文字渲染流程,都是可以在工作线程执行的,并且线程安全。不会影响用户操作。

描述型排版: Pluto 接收的排版信息是一个字典,描述型的表达排版信息,不需要写逻辑代码。做成描述型的好处是:

  • 方便维护,不易出错(因为不包含代码)。

  • 方便缓存。

  • 可以是写成 JSON 格式,通过本地读取,或者后台下发来排版。

  • 不可变数据: 在整个排版引擎中,排版数据是不可变的,这意味着很容易维护、测试、缓存、复用以及做到线程安全等等。

缓存和复用: 由于排版数据是不可变的,所以内部会进行缓存,这样可以加快整个显示流程。渲染部分则会尽量复用已存在的控件,加快渲染。同时同一个视图的排版数据更新,也会内部做差异化对比,排版流程中也会尽可能地复用旧的排版信息。

模版体系: Pluto 有完整的模版功能。同样的样式只需要书写一次,形成模版,然后根据情况往模版填充不同的数据,可以生成不同的视图。模版之间也可以通过组合来复用。

图文混排: Pluto 支持基础控件的混排,比如 Text 标签,Image 标签,也支持自定义标签和自定义控件。

对比分析

在对比分析之前,我们先 review 一下 Pluto 的使用主场景:一个可以无限加载更多 Feed 的 Feed 列表,要求内存,CPU,流畅度都有不错的表现。

针对这个场景,对比分析现有主流的界面开发库,分别是 Xcode 自带的 Storyboard/Xib,Facebook 主导的开源组件 ReactNative、ComponentKit,以及本文的 Pluto。

  • storyboard 是一个可视化的 UI 编辑工具,开发效率比较高。性能上,控件都使用了原生控件,所以性能会差一些。也不支持异步排版,影响流畅度。生成的文件是使用 XML 描述,理论上是可以动态下发,但是 XML 格式不公开,各个版本也不保证兼容,所以比较难做到动态下发。

  • React Native 使用 JS+HTML 的方式进行开发,开发效率很高。也有很高的动态性和跨平台特性。但是性能比较捉急,在速度上,内存使用上有一些问题,很难在 Feed 流这种性能要求比较高的地方。

  • ComponentKit 跟 Pluto 其实很类似,区别最大的地方在于 Component 不支持 JSON/XML 这种静态表达样式的功能,以及事件动态绑定的功能。在动态性和可维护性方面,会弱很多。我们有思考过在 ComponentKit 的基础上增加 JSON 表达样式的功能。但是 ComponentKit 直接使用了原生视图,并没有一个中间的虚拟视图层,所以性能上也是问题。改造成本太高。

  • Pluto 相比 React Native 来说,组件不够丰富,使用 JSON 可以让开发效率在描述排版方面接近 React Native;性能相比其他组件来说很不错;支持异步保证了主线程的流畅度;动态性跟 React Native 一样,不能新增控件,控件都是本地预埋。比较依赖本地代码的逻辑,不能修改本地代码的已有逻辑,但是可以替换一部分。当然,逻辑只能预埋的话,也不会有审核风险。

梳理表格如下:

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