支付宝客户端架构解析：iOS 容器化框架初探

1. 前言

由本章节开始，我们将从支付宝客户端的架构设计方案入手，细分拆解客户端在“容器化框架设计”、“网络优化”、“性能启动优化”、“自动化日志收集”、“RPC 组件设计”、“移动应用监控、诊断、定位”等具体实现，带领大家进一步了解支付宝在客户端架构上的迭代与优化历程。

本节将介绍支付宝 iOS 容器化框架设计的基本思路。

2. 容器化实现概览

在 mPaaS 开篇介绍中已经和大家分享过《模块化与解耦式开发在蚂蚁金服 mPaaS 中的实践》：通过容器化开发框架将业务隔离成相对独立的模块，并着力追求模块与模块之间高内聚、低耦合，因此我们实现了灵活的插件式开发，并得以将业务划分为上千个独立工程。

mPaaS iOS 框架源自于支付宝客户端，为了实现这种上千个工程之间的低耦合和相关依赖调用，mPaaS 框架直接接管了 App 的生命周期，负责整个 App 启动托管、App 生命周期管理、处理与分发 UIApplication 的代理事件。
mPaaS 框架提供了容器化环境，业务开发人员在这个容器化环境中使用 微应用 和 服务 进行具体的业务需求开发。

微应用 和 服务 是 mPaaS 框架内定义的概念，主要是用来进行业务模块间的划分。按照是否有 UI 界面作为标准，mPaaS 框架将不同的业务模块划分为 微应用 和 服务。微应用 是 APP 运行期间带有用户界面的业务模块；服务 是 App 运行期由业务提供的轻量级抽象服务。在 mPaaS 框架中，通过 框架上下文Context 进行 微应用 与 服务 的生命周期管理。

3. 应用生命周期管理

通过修改 main.m 函数的实现，mPaaS 框架使用自己的 ClientDelegate 类接管了 UIApplicationDelegate 中各种 App 生命周期。mPaaS 框架接入之后，ClientDelegate 完全替代了一般工程中的 AppDelegate 的角色，从而实现了整个应用的生命周期都是由框架进行管理。

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // Now use mPaaS framework
        return UIApplicationMain(argc, argv, @"Application", @"ClientDelegate"); 
    }
}

为了方便用户获取 App 生命周期来开发自定义功能，mPaaS 框架提供了 DTFrameworkInterface 类里面实现了 UIApplicationDelegate 中所有代理方法的等价接入方式，只需要在 DTFrameworkInterface 的 Category 中覆盖对应的方法即可。

例如下面常见的 UIApplicationDelegate 代理方法：

@protocol UIApplicationDelegate<NSObject>

- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions;

- (void)applicationDidBecomeActive:(UIApplication *)application;

- (void)applicationWillResignActive:(UIApplication *)application;

- (BOOL)application:(UIApplication *)application
            openURL:(NSURL *)url
  sourceApplication:(NSString *)sourceApplication
         annotation:(id)annotation;

@end

在 DTFrameworkInterface 中都提供了对应的方法：

typedef NS_ENUM(NSInteger, DTFrameworkCallbackResult)
{
    DTFrameworkCallbackResultContinue   = 0,  // 继续执行
    DTFrameworkCallbackResultReturn     = 1,  // 中断执行
    DTFrameworkCallbackResultReturnYES  = 2,  // 中断之后的逻辑，并返回 YES
    DTFrameworkCallbackResultReturnNO   = 3,  // 中断之后的逻辑，并返回 NO
};

@interface DTFrameworkInterface : NSObject

#pragma mark - 应用配置，微应用配置、服务配置、Scheme 处理器配置，可用 Category 覆盖
- (void)application:(UIApplication *)application beforeDidFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions;
- (DTFrameworkCallbackResult)application:(UIApplication *)application handleDidFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions;
- (void)application:(UIApplication *)application afterDidFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions;

- (DTFrameworkCallbackResult)applicationDidBecomeActive:(UIApplication *)application;

- (DTFrameworkCallbackResult)applicationWillResignActive:(UIApplication *)application;

- (DTFrameworkCallbackResult)application:(UIApplication *)application
                                 openURL:(NSURL *)url
                                  newURL:(NSURL **)newURL
                       sourceApplication:(NSString *)sourceApplication
                              annotation:(id)annotation;
@end

由于 mPaaS 框架有一些自己的初始化逻辑需要实现，在 DTFrameworkInterface 中额外提供了 beforeDidFinishLaunchingWithOptions 和 afterDidFinishLaunchingWithOptions 方法，方便用户在 App 启动时确定的时间执行自己的初始化代码。

DTFrameworkInterface 在 afterDidFinishLaunchingWithOptions 之前会启动 BootLoader，执行 mPaaS 框架的初始化逻辑。在嵌入式操作系统中，BootLoader 的作用是初始化硬件设备，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。类似的在 mPaaS 框架中，BootLoader用来初始化整个 mPaaS 框架环境，默认实现为依次执行下面的流程：

• 创建window
• 创建主NavigationController
• 运行那些只运行一次就可以，并且需要率先启动的服务
• 启动其它所有非lazyload的服务
• 启动在ServicesMap的"[AUTOSTART]"数组中指定需要自动启动的服务分组
• 显示主Window
• 启动 Launcher 微应用，显示出首页

这样就完成了 mPaaS 框架的初始化和首页的显示。

后面将详细介绍其中关键的3个概念：微应用、服务、框架上下文 Context。

4. 微应用

微应用就是带 UI 界面的独立业务模块，其中最特殊的一个微应用是 Launcher 微应用，Launcher 作为 App 启动之后第一个打开的微应用，一般用来创建 App 首页。在 mPaaS 框架中，各个微应用之间是高度独立、不相互依赖的。

微应用 通过 plist 文件配置来进行注册。配置微应用时需要指定 delegate 对应的类名、微应用的描述 description 以及打开微应用时使用的 name。这样 框架上下文 Context 通过微应用的 name 就可以打开指定的微应用。

为了方便业务开发，每个 微应用 也存在生命周期。微应用的生命周期，是模仿 iOS App 的生命周期来做的。每个微应用需要实现自己的 DTMicroApplicationDelegate 代理，这个类似于 iOS App 中实现的 Appdelege 类。

对于具体业务开发而言 微应用 的开发和一个完整的 App 一样，每个 微应用 负责控制自己应用内的页面堆栈，并根据 微应用 的生命周期执行相应的操作。在 mPaaS 框架中，所有的 微应用 都是运行在 mPaaS 框架提供的容器中，其不需要关注 App 的生命周期。对于一些特殊的业务场景，mPaaS 支持创建微应用的多个实例。

5. 服务

服务 与 微应用 不同地方在于其没有 UI 界面，是在后台执行。一旦服务启动后，其在整个客户端的生命周期中一直存在，因此服务一般用于给微应用提供通用服务，比如执行某个功能或者获取数据等。

一个常见的服务是用户登陆状态服务，每个微应用可以通过这个服务来获取到用户的登录状态和用户信息。

服务 也是通过 plist 文件配置来进行注册。服务注册时需要提供服务的唯一标识 name 和对应的实现类 class 类名。框架在创建 服务 时会利用 Objective-C 语言的运行时机制创建 服务 实现类的实例。lazyLoading 用来控制是否延迟加载该类。如果是延迟加载，在框架启动时该 服务 并不会实例化，只有在用到该 服务 时才会实例化并启动。如果是非延迟加载，则在框架启动时会启动该服务。

由于服务的特殊性，在 mPaaS 中同时提供了 ServicesMap 来批量注册类，ServicesMap 中的 [AUTOSTART] 用来说明哪些组的服务需要在 App 启动的时候最先启动。

这种分级启动服务的特点可以有效控制 App 的启动时间，提供很好的用户体验。

每个服务都需要实现 服务 接口:

@required

/**
 * 启动一个服务。
 * 注意：
 * 框架在完成初始化操作后，会调用该方法。
 * 如果一个服务要启动一个应用，必须在该方法被调用之后，才能启动其它的应用。
 */
- (void)start;

@optional

/**
 * 创建服务完成。
 */
- (void)didCreate;

/**
 * 服务将要销毁。
 */
- (void)willDestroy;

在增加了 服务 之后，整个 App 的结构如下图所示。后台的服务成为各个 微应用 之间沟通的桥梁。

6. 框架上下文 Context

通过前面的介绍，大家已经对 微应用 和 服务 有了深入的了解。在 mPaaS 框架中，框架上下文Context 承担了一个调度员的角色，负责各个 微应用 和 服务 的调度、通信管理，这样就实现了每个 微应用 的打开、页面推栈以及关闭不会影响 App 其他 微应用 模块。

通过 mPaaS 框架提供的 DTContext * DTContextGet() 函数可以获取到框架上下文Context 对象。一个简化的 Context 类实现如下:

@interface Context : NSObject

@property(nonatomic, strong) UIWindow *window;
@property(nonatomic, strong) UINavigationController *navigationController;

// 根据指定的名称启动一个微应用
- (BOOL)startApplication:(NSString *)name params:(NSDictionary *)params animated:(BOOL)animated;

// 逆向遍历微应用栈，返回最新的微应用对象。
- (DTMicroApplication *)findApplicationByName:(NSString *)name;

// 根据指定的名称查到一个服务
- (id)findServiceByName:(NSString *)name;

// 注册一个服务
- (BOOL)registerService:(id)service forName:(NSString *)name;

// 反注册一个已存在的服务
- (void)unregisterServiceForName:(NSString *)name;
@end

对于业务开发人员，可以通过 框架上下文 Context 获取到主 window、启动指定的 微应用、获取一个 服务、动态注册与反注册 服务，从而实现业务之间的连接。

7. 小结

通过本节内容，我们初步了解了 mPaaS 在 iOS 端容器化框架的设计思路，通过 微应用 和 服务 的方式完成业务模块之间的解耦和调用。框架上下文 Context 作为一个迷你的容器操作系统，为 微应用 和 服务 的运行提供了所需的容器化环境，保证了独立的业务开发流程和流畅的用户体验。

欢迎大家体验 mPaaS 容器化开发框架，期待大家的反馈与交流。

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