高德客户端及引擎技术架构演进与思考

Posted 2020-11-23 amap_tech

2019杭州云栖大会上，高德地图技术团队向与会者分享了包括视觉与机器智能、路线规划、场景化/精细化定位、时空数据应用、亿级流量架构演进等多个出行技术领域的热门话题。现场火爆，听众反响强烈。我们把其中的优秀演讲内容整理成文并陆续发布出来，本文为其中一篇。

阿里巴巴高级无线开发专家宋照春在高德技术专场做了题为《高德客户端及引擎技术架构演进与思考》的演讲，主要分享了高德地图客户端技术架构沿着「上漂下沉」、「模块化、Bundle化」的思路演进所做的一系列架构升级中的经验和思考。

以下为宋照春演讲内容的简版实录：

主要分享三个方面的内容：

• 融合
• 架构治理
• 动态化

一、三管齐下 深度融合

高德最初有两个端，车机版的高德导航，手机版的高德地图，两个团队，一个是2B，一个是2C，分别是汽车业务和手机业务。当时在引擎/技术上，分为离线引擎和在线引擎，但两个团队之间交流比较少，各自有自己的研发、产品和测试，而作为一款端上的APP，两块业务都需要有地图渲染、路线规划、导航以及定位等通用能力。从公司层面看，存在较大的重复建设，整体研发效率较低。

于是我们做了一件事：利用技术手段，打通端上引擎，打造一套能同时支撑多端的APP能力。具体到执行层面，先从A团队拉一部分人到B团队一起建设，建设完之后再从B团队拉到A团队。在同时支撑好主线业务发展的情况下，通过一年左右时间，完成了引擎上的融合，做到同时支撑手机、车机以及开放平台。

这样就从引擎的维度，实现了渲染、定位、规划和引导的统一。具体来说，我们的各大引擎有好多套代码，好几个开发团队，每个团队有各自的开发方式和开发环境（Linux，Windows，Mac OS）。各种开发环境，工程配置文件大量重复，修改非常繁琐。

为此，我们通过两种方法：

1.建立了一套构建系统Abtor，通过一个配置系统实现统一构建，能够同时支持多个子引擎，在构建集成效率上得到了很大的提升；

2.对基础库进行了整体重构，形成了一套涵盖了文件I/O、KV存储、多线程框架&异步框架、归档、基础容器等一系列标准能力的基础库，同时也做了引擎核心架构的统一。

 

二、架构治理

通过引擎的融合同时支持多端，在研发效率上实现比较大的收益。而通过技术的抓手来实现团队的融合，对公司发展而言，这其实是更大的收益，团队融合的意义在于人才拉通和复用，组织效率得到了较大提升。

随着高德业务的快速发展，业务上持续扩品类，需求量激增，高德地图从最初的驾车导航，到后来的步行、骑行、摩托车导航等等，App所承载的业务发展非常快，而原有的架构治理模式的问题也逐渐暴露出来。

首先就是App的代码规模变得特别大。当时一个仓库达到了10G以上，由此导致的一个典型的问题就是编译慢，编译出一次安装包需要一个小时。伴随代码规模的另一个问题是团队规模快速增长。代码增长和大团队并行开发，最终导致合版慢，每次迭代，客户端合版需要2天。

代码膨胀导致的架构腐化问题特别突出，所以测试质量以及线上的质量有段时间也比较差。此外，从产品提出需求到上线，平均需要45天，版本迭代周期很长。

为解决以上架构问题，我们采取了三个手段：升级Native基础组件，搭建Native容器和页面框架，Bundle化分拆（微应用）。

下面重点介绍下页面框架和微应用。

页面框架主要借鉴和融合了android和ios的生命期管理机制。从高德地图App架构看，下层模块是一套标准地图，所有上层业务都要基于地图模块开发。为确保上层业务低耦合、一致性，我们设计了一个页面框架。

如上图，左边的Activity是Android的系统页面控制器，右边的UIViewController是iOS的系统页面控制器，通过虚线连接比较，我们发现两端的页面状态设计基本相同。

所以，我们在设计自己的页面框架时沿用了这些系统页面状态，同时从命名上也保持一致，这样可以让Android和iOS原生开发的同学更容易理解和上手。

我们吸取了双端各自的优点。比如，Android端页面有四种启动模式，但是iOS 端并没有这些，我们就把Android的四种启动模式运用到了iOS端；iOS端有Present特性，但是Android端没有，那么也把这种特性融合到Android端的页面框架中；最后，还有一些小设计，比如Android的onResult设计，也可以借鉴融合到iOS端。

此外，我们还做了微应用，所谓微应用，首先是模块化，就是把大模块仓库大模块拆成一个个小的Bundle，除了实现模块化，还主要实现以下几个目标：

粒度：以业务为单位，以业务线为分组

编译：二进制级别的产物，可独立编译、出包时链接

依赖：松耦合，以“服务”为导向，不关心模块归属

而Native容器层面，要实现四个核心目标：路由管理、服务管理、UI生命期管理、微应用管理。

通过一年时间的Bundle化改造，高德地图单端App完成了300多个页面的建设，拆分了100多个Bundle。

从收益来看，总编译时间从原来的60分钟降低到了8分钟，合版周期从原来的3天降到1天，需求上线周期降到了1个月以内，线上质量和测试质量都得到了极大的提升，崩溃率从万分之八降低到十万分之八。

三、动态化

随着高德地图业务发展沿着扩品类、在垂直品类做精做细，景区、酒店、银行商铺、充电桩等个性化定制需求凸显，对前端展现提出了更高的要求，对“快速应变”要求也更高了。

实际上，在2015年，高德就开始做动态化。最早的时候业内就有React Native，团队做了技术调研，发现不能完全满足业务上的需要，尤其是性能方面。最后我们决定自研一套动态化技术。

具体来说，就是通过一个核心C++引擎，把两端业务（Android、iOS）用一套javascript代码解决，实现双端归一，Android实现业务动态化发布。

架构层面，最下面是高德App核心的地图引擎，我们在上面搭建了一套动态化应用引擎，通过C++来实现。应用引擎的作用是为了承上启下，上面承载动态化业务，下层完成地图引擎的直接打通。众所周知，GUI的核心是DOM树，所以应用引擎不但要实现和JavaScript引擎的整合，还要负责DOM树的核心逻辑计算。

其次，动态化的技术和前端Web技术一致：样式、布局。应用引擎负责完成样式的布局计算、DOM树Diff、事件生成。而GUI的绘制，通过Diff事件，交由原生的Android以及iOS去完成。这样，所有的GUI都是原生的组件。

在之上，我们搭建了一套前端框架，前端框架采用当前前端响应式框架做，前端框架之上又搭建了一套前端的UI卡片库和UI组件库，让上层业务能够更高效的开发。

而对于一些通过动态化的技术无法实现，或者性能上存在卡点的功能，我们就通过Native扩展能力来支撑，这样，完整的动态化的业务能够直接运行在Android以及iOS上。

 

JS去执行代码之后，前端框架会产生虚拟的DOM树，最后提交到C++引擎，形成C++的DOM树。C++引擎去完成布局、样式计算，Diff计算，将每个节点的属性和坐标交给Android以及iOS，由Native来完成最终UI的渲染。

总体来说，动态化的特点：首先是它与主流前端框架融合，充分融合了大前端的生态；第二，性能、扩展性较好。因为采用C++实现整个核心逻辑，静态和动态的语言绑定技术，能够保证地图引擎的能力能够直接透出到上层，或者从上层能够直接call底层的C++能力；第三，多端归一和动态化，充分利用Native优势，接近原生Native体验。

动态化技术改造完成之后，双端不一致的问题降低了90%，开发、测试成本降低30%，发版周期从T+30到T+0。

最后，总结下高德客户端及引擎技术架构演进的几个重要阶段：第一个阶段，通过在线&离线引擎的融合拉通，让高德最核心的导航能力提到提升；第二阶段，在客户端发展成为“巨型”APP，代码量发展到超大规模的时候，通过架构治理，满足业务快速增长的诉求，解决大规模业务体量下的架构合理性问题，消除架构瓶颈；第三个阶段通过动态化的技术，实现多端归一，以及动态发版能力，为业务发展提供更大的助力。