跨全端 SDK 技术演进

Posted 2022-08-08 阿里云云栖号

关于为什么要选择跨平台的实现方式

Write Once， Run AnyWhere.

越来越多的业务需求都有统一的业务诉求，按照传统的方式，在开发、测试、维护上的成本都是乘以N的，体验也很难做到一致性，特别是复杂的业务，实现成本高，导致功能不能很快的上线，各端侧对齐存在成本，综合来看，这样或者类似的业务基于研发效率等考虑，选择用跨平台的实现方式是非常有必要的。

多角色的运营，多场景的触发，多重能力的支持，导致我们的消息系统十分的复杂，历史发展下的多通道消息系统底层由于历史发展衍生出3个子系统分别是：

1. BC消息 - 最早的阿里旺旺就是基于此
2. AMP消息 - 淘宝天猫的各类运营基于此，衍生出来的主要业务包括商家群、淘友、达人业务等，
3. IMBA消息 - 主要是号方面相关的消息，包括BC通知类的消息、达人运营，品牌号运营等

分别在不同的BU维护，而这些在多平台运营下都是需要的，比如多角色的融合，多载体运行的诉求，每个载体又有多种平台。
基于以上背景，研发一个高可用、高复用、可定制的跨终端消息模块是非常有必要的。

关于语言的选择

选择编译型语言还是解释型语言，我觉得是没有绝对而言的，具体选择哪个要根据面对业务形态，适配的终端类型等多方面抉择而言，这里说下我们选择C++作为跨平台开发的首选语言一些背景。

1. 我们团队本身是客户端的业务型团队，当前需要跨平台的业务主要是消息以及消息衍生业务的开发、维护和创新。
2. 主要的终端包括移动ios、移动安卓、MAC、WINDOWS。
3. 主要载体包括淘宝app、天猫app、千牛app、淘特app、1688app、ICBU app等等。

C++作为天然的跨平台语言，可以高效无缝的调用系统能力，有丰富的技术生态，综合组内的技术栈，是比较契合我们的。

其实也跟集团里其他几个有类似需求的团队聊过，目前选择比较多的也是C++技术栈，本文也将以C++作为跨平台选型语言为主要来讲述。

即使是对于客户端而言，可选择跨平台语言也是众多的，通常跟随着跨平台技术方案一起来看会比较好一些，没有绝对的对和错，只有是否适合你。

关于基础库的选择

既然选择了C++作为我们跨平台开发的基础语言，那么面临的第一个问题是需要有一个功能较为完备，且符合当前诉求的基础库。我们调研了市面上几个主流的基础库

再结合集团内当时的现状，特别考虑移动端的现状：

1. 包大小问题
2. 集团中多种中间件（mtop、db、accs等）要不然已然跨终端，要不然在各端上都有较为优秀的独立sdk提供，基于第一点考虑，这一部分不需要在基础库里二次建设。

综合以上因素，集团内没有合适的足够小的且满足需求的c++基础库，因此我们当时决定自研一个基于C++ STD的符合移动端现状的轻量级跨终端基础库。

这里是跨终端轻量级基础库(LITE)的一个功能集合图，在对这部分进行设计的时候，主要考虑的几个设计原则：

1. 基础能力要圈覆盖，
2. 综合考虑包大小，性能 以及耗电量等
3. 除了提供默认实现外，当系统层面有比较好的能力、或更优解时时，复用端上的能力，通过统一的方式嫁接。举个例子，集团中间件mtop，accs等，亦或者诸如Crypt模块，我们期望用比较简单的方式去实现，调用了Openssl的加解密接口，熟悉Openssl的同学都知道他的库大小在1M左右，同时IOS系统直接就提供Openssl能力，所以在做这一部分的时候我们提供了默认实现，同时开放统一接口接入系统能力，从而实现包大小最优。

总结一下设计原则9个字：最小够用可扩展原则。

平台	包大小(kb, 基础功能)	说明
android	43kb	动态库，v8a
IOS	116	静态库，实际占app大小
Windows	47kb	x86

包大小情况如图（未包含淘宝天猫基础客户端能力，包含后略增加60k左右）。

目前Lite库已经作为淘系C++基础库集成在集团的近100个App里，除了包大小优势外，稳定性也极佳，百万分之1左右的崩溃率（淘宝双端统计），同时与淘宝天猫架构组合作，无缝提供淘宝天猫客户端基础能力（log、埋点、键值存储等）。

关于跨平台的架构选择

通常技术还是为业务服务，还是贴近业务来讲述，能更有体感一些，这样也更直观的把我们遇到的问题和背后思考透漏给大家，作为参考，还是以消息为例：

我们面临的问题和诉求：

1. 屏蔽通道，以统一的数据模型方式对外提供：底层需要对接3个服务端（多通道），同时每个server端提供的能力、功能又高度相似，需要抽象后统一屏蔽提供给上层，此外相关数据需要跨通道或者屏蔽通道存储。
2. 调用方线程不统一：业务部分需要处理来自不同线程的高并发（于客户端而言）请求。
3. 多语言：接入层需要适配不同平台，ANDROID-JAVA，IOS、MACOS-Object C，WIN-C++。
4. 多维度支持定制：
   1. 业务定制：业务上需要面对不同的APP可以有不同的功能定制，这里还包括支持通道的可配置，业务能力的可定制等，举个例子：在淘特里无群聊服务，但是在淘宝里这一部分又是需要的，在千牛里需要有商家群，但不需要有淘友关系群，等等基于业务、以及包大小考虑的定制。
   2. 线程调度定制：基于耗电量、系统资源、平台特性等考虑，需要线程调度方案的可定制。在移动端对耗电量比较敏感且系统资源有限，但是PC端上对性能要求会更高一些，如何在统一的方案里支持线程调度的平台级、甚至是业务级别定制。
   3. 网络流量管理定制：对网络能力一方面要有统一的监控，方便判断MTOP的各种API调用情况分析，另一方面需要有统一的切面能力，在MTOP的调用上做二次业务级别的网络流量接口优化定制。
   4. DB管理定制：基于FD、平台特定等考虑，需要DB管理可以根据不同的平台有不同的定制策略，在移动端采用单用户一库多表的形式，在pc端性能最大化采用多库多表甚至需要支持不同app的不同db管理方案可定制。
5. 基础能力复用：对于集团通用的基础组件，需要有统一的能力从外部获取从而方便c++层使用。
6. 稳定性保障：是否方便做单元测试，设计上如何避免单元测试对内部代码的入侵。

基于以上，我们设计了MessageSDK的架构大致如下：

来整体看下上面的设计是如何解决这些问题的。

总体分5部分，Service层，业务层，数据层，数据通道层以及基础服务层。从上到下看整个架构设计

1. Service层：也就是我们通常说的Wrapper层，其目的是为了翻译业务层C++的接口，提供三种方式的直接接入，Java，Oc，C++，需要说明的是这一层不要做除语言转换外的任何代码，一来方便问题排查，wrapper不做额外的处理和问题排查，二来业界也有不少自动化实现语言翻译的工具，有关这部分我们后面部分详细聊。
2. 业务层：业务逻辑的一个组合，以消息为例，按模块分为三个子模块第一个消息模块，第二个profile模块，第三个群模块，模块与模块之间相对独立，做强制隔离，代码无耦合，功能可定制化
3. 数据层：分为两部分本地存储以及网络存储，其目的是屏蔽数据来源以统一的方式提供给业务层，让业务不感知通道来源，同时在这一层还吃掉所有的耗时操作，IO以及网络请求，其中Adpter主要是屏蔽通道之间的差异，这一部分支持整体可替换，目的提高扩展性，可定制接入三方通道
4. 数据通道层：这一部分就是数据来源的通道，主要有SYNC，WXNet，DB等
5. 基础服务层：是一个跨平台的c++基础库。

其实客户端按层分割的设计理念，无论是在PC时代还是现在的移动互联，都不是什么显而易见的事儿，主要关注下这里面的差异点也可以说是这种框架设计的优点。

1. 便捷：service我们只做语言层面的胶水，缩短后期排查问题的整个链路，方便后期排查和定位问题。同时自动化的实现也再次降低了维护成本。
2. 开放：上图右侧是Openpoint能力，主要是通过一些标准化的开放点去开放一些能力，让接入方做更多的业务属性，简单来说【每个业务有特定的开放点，用统一的形式开放出去】
3. 定制：
   1. 业务定制：模块与模块之间相互完全独立，代码无耦合，强制隔离，实现功能的可定制化，让业务方可以自由的进行业务形态组合的同时做到包大小最优，
   2. 线程调度定制：统一线程调度处理方案，抽象线程配置策略，多app可自由配置，上层可选择平台级线程调度最优方案。
   3. 网络流量管理定制：网络调用处统一切面处理，一方面对瞬时相同请求做拦截合并，大幅度降低服务端压力，另一方面针对业务级别做原子调用的合并定制，减少服务端查询量，此外切面处进行统一打点处理，方便客户端做调用流量监控。
   4. DB管理定制：同线程调度定制，统一DB管理分配方案，抽象库分配策略，多app可自由配置，上层可选择平台级线程调度的最优方案。
4. 扩展：对外提供整体能力，又可以动态替换，目的是提供一种能力让接入方可以放入自己的数据通道，从而实现一个业务的扩展，此方法也极大的方便了后期做统一的单元测试。

于CPP程序员而言，线程模型是非常重要的，好的设计可以从架构上就避免掉后期一系列隐秘的bug，这里包括一系列问题，比如：

1. 在移动端上，通常调用者不关心调用线程，但是在数据层又需要做统一的数据修改和聚合能力
2. 业务层频繁调用，过多的锁除了可能会出现死锁外，也不利于性能最大化。
3. 部分接口如果IO、NET时间过长可能导致整个流程中断，或异常。

来看下跨终端SDK架构设计的线程模型：

1. 接入层：不限制调用线程，降低接入成本
2. 业务层 : 按模块做隔离，单独运行在自己的业务线程里，在biz层做业务无锁话的同时，做到单业务无锁化，多业务并行化
3. Model层 : 主要是做IO、网络操作，目的是为了业务线程IO、网络无阻塞

整个线程模型的特点：纯异步，可定制，单业务无锁化，多业务并行化，IO网络无阻塞。

C++工程脚手架及C++工程标准化

C++作为天然的跨平台语言，可以高效无缝的调用系统能力，有丰富的技术生态。但是实际面向Android、iOS、Windows、Mac等多平台的开发过程并不顺滑，主要存在以下问题：

1. 平台特性差异、开发语言、开发工具链、编译打包等
2. 多平台下项目配置维护成本高
3. 胶水(语言转换层)代码人工接入成本高、重复性工作大、门槛高(主要是对于C++开发者)
4. 业务及技术框架选型困难
5. 构建发布方案规范化较差、集团研发平台对跨平台构建发布的设计不足

我们在想，SDK开发流程是否可以是一个可被SOP的过程？如果有统一的跨平台SDK开发SOP流程，特别是对于新入此行的同学，当然是非常友好的。想想coder如果可以上来就可以写业务代码，不用关心框架，工程模型，打包方案等等，是不是美滋滋。

为了解决上述共性问题，结合之前我们在消息SDK上的相关经验，我们启动了Eyas(雏鹰)项目。

Eyas旨在进一步结合集团技术能力，降低跨终端开发成本，为其提供标准化的作业流程，包括跨平台基础库组件化、业务框架通用化、配置一体化、语言转换层代码工具化，以及发布能力统一化等一整套解决方案，让开发者们可以在轻量级认识跨终端的同时，更专注于业务本身。

Eyas的中文是雏鹰，我们希望通过Eyas，可以一起在跨终端的蓝海中探索无限可能，同时可以孵化出更多跨平台的模块，让开发者低成本开发跨平台SDK，保证多平台业务一致性，提升业务开发效率的同时降低测试成本。

为了让开发者可以更快的上手跨平台的开发，我们拟定了一套跨平台SDK开发的作业流程，同时在每一步都提供了对应的解决方案，所有的解决方案均提供工具化的方式来高效、低成本的辅助开发者们进行跨平台SDK的开发。下图是MTL4上C++跨平台研发工作流：

其中 IDL(接口描述)的编写 以及 功能代码编写，需要开发者根据实际业务进行开发。我们从项目创建、代码生成、编译选项和构建四个维度分析。

创建项目

跨终端团队在以往的桌面端开发中积累了很多SDK开发经验，也有一套成熟的SDK框架代码，但是我们在孵化新SDK时候，还是要花一定时间在SDK的通用代码的拷贝上，无法快速的复制出一个新的SDK项目。

开发者都是懒惰的，为了尽可能的复用代码，提升开发效率，开发者发明了宏，也发明了模板编程。为了支持复用SDK框架通用代码和项目配置，我们提供了基于项目模板创建项目的工具，快速实现项目工程从0到1的过程。

其实对于刚涉足到跨终端开发的开发者，创建了可以编译不同平台产物的项目就已经开启了跨平台的大门。

代码生成

代码生成即语言胶水层代码工具化，由于平台开发的语言差异，需要有一层胶水代码来进行语言的翻译，胶水代码本身是没有业务逻辑的，并且耗费开发成本，人工编写代码也会带来出错的风险。我们使用胶水代码自动化来解决该问题。

胶水代码自动化的原理:

根据接口的idl描述生成接口文件和胶水代码

JNI: C++ <-> Java交互的胶水代码
ObjCPP: C++ <-> ObjC交互的胶水代码

我们基于djinni（地址：https://github.com/dropbox/djinni）进行了二次开发，提升安全性的同时增加了多项feature，更容易对复杂项目做模块定制化能力。

编译配置+依赖管理

支持以下能力：

1. 使用GN管理工程和源码文件，确保多端的C++项目配置一致。
2. 统一多平台业务模块定制化能力。
3. 支持多平台下不同IDE编码和调试。
4. 结合集团技术能力，统一依赖管理解决方案，支持通过一份配置文件管理多平台下的依赖。

原文链接

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