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Android平台webkit组件分析

2014年01月15日 ⁄ 综合 ⁄ 共 6091字 ⁄ 字号 小 中 大 ⁄ 评论关闭

转自ITeye: constGU

本文将围绕android平台webkit组件中，java层的几个主要类进行分析，说明各个类的职责以及类之间的关系。若有错误疏漏之处，望不吝指出。
（源码所在目录  ${framework_sourcecode_loc}\core\java\android\webkit ）

一、概述

Android平台webkit组件java层封装了一系列浏览网页相关的功能，对开发者而言，主要功能有以下两点：

1、接收上层请求（eg：loadUrl, goBack, reload...），并将请求委托给底层模块（so库）处理
2、将处理的中间过程和结果通过回调接口通知上层（eg：onPageStarted, onPageFinished, shouldOverrideUrlLoading...）

 

二、主要功能类介绍


1、类层次


自顶向下依次为：

WebView
WebViewProvider, WebViewClassic
WebViewCore, EventHub, CallbackProxy
BroswerFrame

 
（说明：层次划分的依据是类之间的创建和调用关系，不一定非常严格，可能由于业务逻辑需要，会出现底层调用上层的情况，例如：BroswerFrame会调用CallbackProxy中定义的接口）

2、类之间关系


在介绍类之间关系之前，有两点需要先说明：
a、函数根据调用发起者的层次关系，分为上层请求 和 底层回调两种。
上层请求函数包括：
    loadUrl, goBack, reload 等
底层回调函数包括：
    onPageStarted, onPageFinished, shouldOverrideUrlLoading 等

b、函数可能在UI线程执行，也可能在WebCore线程执行。
   UI线程：即创建Framework WebView组件所在线程 
   WebCore线程：native层通过jni调用java函数所在线程（即调用WebViewCore类initializeSubwindow的线程）

在主要功能类中，函数可以根据功能划分，分为3类：

    业务逻辑相关
    View显示相关
    Scroll控制相关

下面以业务逻辑相关的函数为例，说明各个类之间的关系：（蓝色表示调用执行在UI线程，红色表示执行在WebCore线程）

     上层请求路径：(loadUrl, goBack, reload)
         WebView->WebViewClassic->WebCore->WebCore.EventHub->BrowserFrame->native
     底层回调路径：(onPageStarted, onPageFinished, shouldOverrideUrlLoading)
         native->BrowserFrame->CallbackProxy->CallbackProxy.Handler->WebViewClassic/WebViewClient/WebChromeClient     

调用关系图如下图：
（图中，蓝色箭头表示调用在UI线程执行，红色表示在WebCore线程执行，蓝色圆角矩形表示类，红色圆角矩形表示接口）
 

 

3、执行线程及线程间通信

由上图可以看出，在WebViewCore和CallbackProxy层以上，函数在UI线程执行，以下在WebCore线程执行。
对上层开发者而言，WebCore线程是透明的，不需要考虑线程同步的问题，所有对上层接口的回调事件都已经由CallbackProxy抛回UI线程处理。
线程间通信是通过Framework android.os.Handler类实现，EventHub和CallbackProxy类分别负责 UI->WebCore 和 WebCore->UI 的消息传递。

 

4、其他


CallbackProxy类其实包含两个功能：
a、对WebViewCore而言，CallbackProxy用于请求上层对某些事件做处理，是一种主动的调用请求
b、对于BroswerFrame而言，CallbackProxy用于将中间过程和结果回调上层，是一种状态的回调

看代码的过程中，总感觉这里分为两个类会更清晰一点。具体是不是违反了SRP原则，就见仁见智了。
（其实webkit java层代码基本没有真正的业务逻辑处理，业务逻辑都在native层，后续会补上对native层代码的分析）

1. JNI 注册


1.1. JNI的基础结构 


     JAVA == JNI == Native Code

     JNI(Java Native Interface)是Java与Native Code(C/C++/...)代码交互的中介，Java+JNI构成主程序， JNI+Native Code以动态库的形式供程序调用。

     JNI的实现可涉及两个关键类:JNIEnv和JavaVM。两者都可以理解为函数表(Function Pointer Table), 前者是使用Java程序创建的运行环境(从属于一个JVM,即前者)提供JNI Native函数。(学习资料:  Android
JNI若干问题总结):

        JNIEnv称为JNI Interface Pointer, 是提供JNI Native函数的基础环境，线程相关，不同线程的JNIEnv相互独立。JavaVM则可以在进程中的各线程间共享。理论上一个进程可以有多个JavaVM,但Android只允许一个(  JavaVM
and JNIEnv)。

    使用JavaVM可以获取JNIEnv, 下面两个函数(这是C函数，C++的调用稍有差异, 参考 Invocation APIs):
           jint JNI_CreateJavaVM(JavaVM **p_vm, JNIEnv **p_env, void **args); 
               调用这个函数就可以创建一个JavaVM，并获得一个可用的JNIEnv。用于由Native Code操作一个Java空间。
           jint GetEnv(JavaVM *vm, void **env, jint version);
               从一个已存在的JavaVM(vm)中获取一个可用的JNIEnv。version用于指定请求的JNI的版本。

1.2 如何实现

  一个基本流程如下:
    i. Java程序加载一个Native Library(动态库)
    ii. 如果库实现了JNI_OnLoad，就调用它进行初始化。
    iii. 调用时，如果程序已经注册了Native Functions或者有一个依据调用的Java类命名的native函数，则调用这个函数。
    iV. 结束时，如果库实现了JNI_OnUnload,就调用它进行一些清理操作。

   对于使用JNIEnv初始化可以分为两种形式,  一种是简单的把JNI的代码与Java使用特定的声明形式，另一种则是使用Native Library注册的形式。

     第一种是最基本的形式，不需要提供额外的函数，只是要求作为JNI接口的函数定义必须以调它的Java类的名称开始，并声明为JNIEXPORT, 比如:
        .Java类:com.example.test.MainActivity要使用一个Native函数 int GetSum(int a,int b).
        .对应Native函数的定义就是JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_example_test_MainActivity_GetSum(JNIEnv * env, jclass obj, jint a, jint b);
          其中JNIEnv是一个接口指针，供Native Code访问Java空间。 jclass obj则是代表了调用者的this指针。

     它的使用方法是在特定的Java类中调用Sytem.loadLibrary加载库就可以使用了。
     参考文档:  JNI
Spec from Oracle

    第二种则比较灵活。目的是在Native Code library时动态地注册JNI函数，这样更易于变化。
    基本步骤是:
      1. Java程序使用System.loadLibrary或System.load加载某个native library.
      2. Native Library实现一个约定的JNI_OnLoad函数，并在其中注册Native Functions。
      3. 在Library中实现一个JNI_OnUnload函数做一些收尾操作。
        参考文档:  Native
Libraries

   其中JNI_OnLoad的定义为: JNIEXPORT jint JNI_OnLoad(JavaVM * vm, void* reserved);
   第一个参数是JavaVM对象，所以还需要先获取到JNIEnv对象。基本的执行流程如下:
         1. 调用JavaVM的GetEnv方法，获取可用的JNIEnv对象
         2. 调用JNIEnv的RegisterNatives方法或者C接口jniRegisterNativeMethods来注册Native functions.
         3. 返回Native Functions所支持的JNI版本。详细的版本说明见 JNI Spec.

时序图如下(来源: Dalvik虚拟机JNI方法的注册过程分析):

1.3 WebCore的实现

WebCore使用了Native Library实现方法，实现了一个JNI_OnLoad来实现注册操作。还有一个重要特征是我们在Android下是基于Dalvik虚拟机，与JVM会有所不同。简述其过程如下
(/external/webkit/Source/WebKit/android/jni/WebCoreJniOnLoad.cpp):
 1. 注册函数列表gWebCoreRegMethods,里包含了多个对象的不同注册方法，比如:
   static RegistrationMethod gWebCoreRegMethods[] = {
     { "JavaBridge", android::registerJavaBridge },

     { "JniUtil", android::registerJniUtil },
     { "WebFrame", android::registerWebFrame },
     { "WebCoreResourceLoader", android::registerResourceLoader },
     { "WebViewCore", android::registerWebViewCore },     
     ......

     };

  2. 在JNI_OnLoad里执行gWebCoreRegMethods中的每个注册函数。

  3. 在每个注册函数中，又有一个导出的native functions列表，比如
(/external/webkit/Source/WebKit/android/jni/WebCoreFrameBridge.cpp):
    static JNINativeMethod gBrowserFrameNativeMethods[] = {
     /* name, signature, funcPtr */
       { "nativeCallPolicyFunction", "(II)V",  (void*)CallPolicyFunction},
       { "nativeLoadUrl", "(Ljava/lang/String;Ljava/util/Map;)V",    (void*)LoadUrl},
        ......
     };
    *注意导出的函数名有native前缀。


   4. 调用jniRegisterNativeMethods进行注册。

   函数声明如下:
     int jniRegisterNativeMethods(JNIEnv* env, const char* className,  const JNINativeMethod* gMethods, int numMethods);
      参数1是要使用的JNIEnv.
      参数2是要会使用到这系列函数的Java Class, 在这个Class中会有对应每个native function的声明，就是带有native前缀的名字。
      参数3和4来指定Native函数表和数量。

   看一个简化的实例:
    int registerWebFrame(JNIEnv* env)
    {
       jclass clazz = env->FindClass("android/webkit/BrowserFrame");

      LOG_ASSERT(clazz, "Cannot find BrowserFrame");
      gFrameField = env->GetFieldID(clazz, "mNativeFrame", "I");
      env->DeleteLocalRef(clazz);

      return jniRegisterNativeMethods(env, "android/webkit/BrowserFrame",
               gBrowserFrameNativeMethods, NELEM(gBrowserFrameNativeMethods)); 

   }
   这个表会传到jniRegisterNativeMethods中执行注册,这个函数实现在 dalvik/libnativehelper/JNIHelp.c中 。(学习资料: Dalvik虚拟机JNI方法的注册过程分析)

这部分的主要参考资料:

2. Java/C++层通讯


两者通讯的模式，以EventHub为中心，以消息传递方式进行交互。

下图是加载页面的时序图:


实例化WebView流程如下：

  • 创建CallbackProxy对象
  • 创建WebViewCore对象
    1. 调用System.loadLibrary载入webcore相关类库（C层）
    2. 如果是第一次初始化WebViewCore对象，创建WebCoreTherad线程
    3. 创建EventHub对象，处理WebViewCore事件
    4. 获取WebIconDatabase对象实例
    5. 向WebCoreThread发送初始化消息
      • 创建BrowserFrame对象
      • 向WebView发送WEBCORE_INTIALIZED_MSG_ID消息，通知初始化完成
  • 获取WebViewDatabase实例
  • 调用init初始化WebView
  • 收到WEBCORE_INITIALIZED_MSG_ID消息后，调用nativeCreate

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参考: WebKit for Android分析

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