一种基于Android混合开发模式的软件架构设计

马壮+陈年飞+史梦安+王志勃

摘要摘要：Hybrid混合開发模式利用Android/IOS Native UIWebView作为底层，采用本地编码与远程服务器进行通信，采用HTML、CSS、JavaScript等富客户端技术对显示层进行处理。该模式具有较为优秀的跨平台性、快速的软件更新、媲美Native代码的运行效率，在降低开发成本的同时保证了较好的用户体验，兼具Native APP和Web APP的优点。设计基于Android混合开发模式的软件架构，同时利用Android线程间通信技术以及工厂设计模式对架构进行优化改进，提高移动应用程序的开发效率。

关键词关键词：Android；WebView；Hybrid混合开发；设计模式；软件架构设计

DOIDOI：10.11907/rjdk.162691

中图分类号：TP319文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2017）001009304

引言

随着移动互联的兴起及移动设备计算能力的提升，各种移动应用程序层出不穷，快速的业务扩展要求必须提升开发效率。Android和IOS 原生开发的成本和效率很难取得实质性突破，且Native APP可移植性较差，不同平台需各自维护UI以保证用户体验的一致性。Web APP虽拥有超强的跨平台性，但受网络限制无法调用系统级API等问题一直没有较好的解决方案。因此，Hybrid混合APP应运而生[1]。

不同于Native APP针对特定平台的开发，Hybrid APP 表面上是一个Native APP，实际上显示的是存储在本地的Web App。Hybrid APP底层依赖于Native提供2.4ICE客户端开发

在实现服务器程序框架的基础上，即可实现多种功能的服务器程序。而客户端不需要考虑服务器端程序的编程语言及运行平台，只需通过调用Servant，即可与服务器进行数据通信，并使用服务器上提供的服务。

ICE客户端在建立连接时是通过继承 Ice：：Application 类并重载 virtual int run（int， char*[]）方法完成的，然后通过间接代理来调用服务器端相关操作。客户端代码流程为：使用Servant名称和适配器地址建立代理，代理转换为继承类的Servant的过程，操作完毕，释放相关资源。3结语

ICE中间件技术简单、高效，因此自诞生以来发展迅速。相对于国外已经出现较多关于ICE的学术探讨和应用研究，国内对ICE的研究及其在各个领域的应用都还处于起步阶段。本文采用ICE中间件技术设计应用系统通信框架，探讨体系结构并搭建框架，为基于ICE中间件的网络应用系统开发提供参考。利用此架构单独开发应用系统的通信框架，以后ICE版本的升级或通信代码的改变对整个应用系统的影响都比较小。服务器和客户端无需考虑通信带来的复杂性，可以专注于具体业务的实现。

Hybrid开发模式作为一种跨语言开发模式，开发应围绕通讯层展开。在Android平台中，WebView组件为Android提供了无需依赖浏览器即可加载Web页面的功能[3]，并提供JS、Java相互通讯的接口。WebView使用addJavaScriptInterfaceAPI在HTML中注入本地Java对象，使得JS脚本可调用本地Java对象，Java使用loadUrlAPI加载本地页面资源或执行JS脚本[4]。

系统启动时，在主线程（UI线程）的onCreate中初始化WebView组件；通过loadUrlAPI加载本地HTML资源绘制界面，并使用addJavaScriptIntfaceAPI为当前HTML的JS脚本注入本地Java对象；WebView在解析JS脚本时会过滤该关键字作为对象进行处理；当脚本执行到注入的Java对象时，WebView会自动调用该Java对象相应的方法。逻辑处理完成后，使用 loadUrlAPI加载HTML资源或执行JS脚本。

但难以直接使用Hybrid技术开发。JS与Java之间的交互零散分布在整个系统中，资源分散不成体系；功能界限模糊，可扩展性差；系统耦合度高，开发效率低[5]。对此，可以设计一套基于Android的混合开发模式的软件架构。

2基于Hybrid开发模式的软件架构设计

2.1WebView扩展

为简化调用，提高方法灵活性，对WebView进行扩展。定义SWebView继承WebView，定义loadAssets（）方法包装LoadUrl（）以加载本地HTML资源，参数为html文件名。定义execJS（）方法包装LoadUrl（）以执行JS脚本，参数为JS函数名和JS参数。定义addJSInterface（）方法包装addJavaScriptInterface（）以加载本地Java对象，参数为对象和注入的对象名。SWebView类如图3所示。

为整合JS、Java零散交互资源，提高系统可扩展性、降低耦合，可将显示层抽象为“窗口”对象（BaseFrame）。加载HTML页面的两个参数：本地资源路径和注入的Java对象名不足以更新视图，比如执行JS脚本和页面返回逻辑。只能直接调用WebView的方法更新视图或关闭线程，提升模块耦合度。在处理页面返回逻辑时，系统中可以打开很多个页面，有返回上一页和退出程序两种情况，只有一个WebView容器。由于WebView的生命周期限制，需在BaseFrame中记录当前BaseFrame以支持goBack（）处理。

由于WebView自始至终只有一个且运行在主线程中，页面切换所变更的只是HTML资源和注入的本地Java对象。可以结合装饰设计模式[6]，在BaseFrame中包裹SWebView对象、Context上下文环境和自身实例，使BaseFrame可以最大限度的复用共有资源（如图4）。

BaseFrame定义3个带参构造方法，以灵活装载“窗口”对象资源。在BaseFrame中封装方法，调用自身SWebView的方法，使“窗口”视图更新操作都由BaseFrame自身执行，有效降低耦合。定义setVisible（）调用SWebView的loadUrl（）和addJSInterface（），在加载HTML资源的同时注入Java本地对象并记录当前BaseFrame。定义execJS（）转发调用SWebView的execJS（）。具体类图如图5所示。

3架构使用

系统启动时，在MainActivity的onCreate（）方法中初始化WebView相关设置，并使用4个参数的构造方法（Html，SWebView，Context，jsObjectName）实例化LoginFrame登录页，调用LoginFrame.setVisible（）方法更新视图。此时Login页面的JS脚本中触发LoginFrame.login_native（）方法后，WebView会自动调用Java中LoginFrame对象的login_native（）方法。判断登录成功后，使用4个参数的构造方法实例化MainFrame主界面（SWebView和Context与LoginFrame相同），同时调用MainFrame.setVisible（）方法更新视图，便可使用MainFrame.execJS（）在主界面执行JS脚本或者直接执行goBack（）退出系统。使用流程如图6所示。

使用BaseFrame描述“窗口”对象，使页面资源模块化，功能内聚，降低耦合度， 开发者无需专注于资源整合，可以更专注于业务开发。

3.1改进框架

在Android4.4版本之后，WebView所有方法必须在同一线程中调用。而Android在MainActivity的onCreate方法中初始化WebView，WebView属于主线程。当JS脚本调用Java方法时，被调用的Java方法在子线程中执行，此时 Java方法调用主线程WebView的方法会显示“WebView方法在不同线程中调用”的异常，可能会引发应用程序崩溃（见图7）。

为此需要将WebView的所有方法同步调用，可使用Handler进行线程间通讯。将Handler初始化在主线程中，它与子线程可通过Message对象来传递数据。Handler接受子线程sendMessage（）方法传入的Message对象（内含数据），将这些消息放入主线程的消息队列，配合主线程更新UI。Handler通讯如图8所示。

子线程Java中获取主线程的Handler后，使用Handler.sendMessage（）方法向主线程Handler发送消息。主线程WebView中重写Handler消息队列的处理方法，给WebView的每个方法都构建相应的Handler调用方法，允许Handler接收到消息就转发，调用相应的WebView方法。但其缺陷也是显而易见的：调用一个WebView的方法就要单独构建一个Handler进行处理，代码冗余度和耦合度较高，可扩展性不强。

3.2使用“工厂”设计模式对Handler进行改进

为降低使用Handler通讯导致的高冗余度、高耦合度，基于“工厂”设计模式[7]结合Java反射技术，对Handler通讯进一步优化。在SWebView的Handler的消息处理方法中建立Method对象反射工厂。传入方法名、参数类型列表和参数即可自动生成相应的Method对象进行调用[8]，如图9所示。

Java通过sendMessage（）向主线程Handler消息队列发送需要调用的方法名、参数类型列表和具体参数。Handler不直接调用WebView的方法，由Method反射工厂生成Method对象进行调用，如图10所示。

基于Handler Method反射工厂的通讯模式，可有效降低模块耦合度和减少代码冗余，提高功能内聚，增强可扩展性和兼容性。最终系统架构如图11所示。

系统启动时在主线程的onCreate方法中初始化WebView设置，实例化首页的BaseFrame实现类。传入当前的WebView、Context、资源地址以及需注入的Java对象名后，APP首页即可完成绘制，在首页HTML的JS脚本中可随意调用已注入的Java对象， Java对象在子线程中处理业务逻辑后，调用BaseFrame相关方法，无需在不同线程操作WebView，即可完成JS与Java的交互闭环。

4结语

采用Android的Hybrid混合开发模式框架，基于装饰设计模式从显示层抽象设计BaseFrame，拥有较好的可扩展性和兼容性，有效降低了模块间的耦合度，提高了模块的健壮性和功能内聚性。使用Handler消息机制，解决Android4.4版本后关于WebView在不同线程调用引发异常问题。结合“工厂”设计模式和Java反射技术，建立Method对象反射工厂，保证框架良好的兼容性。经实际项目验证，本框架具有较高的扩展性及稳定性，为Android开发者提供了一个较好的Hybrid混合APP开发框架。

参考文献：

[1]周齐飞.基于Android平台的Hybrid App开发[J].电脑编程技巧与维护，2014（15）：4648.

[2]宋小远，薛云志.一种Android平台混合应用运行环境[J].计算机系统应用，2016（9）：98103.

[3]肖瑶.基于WebView的Android应用Web交互行为分析与研究[D].北京：北京邮电大学，2015.

[4]庞程，崔宣，粟潘，张永顺.基于Android平台HTML5的研究与实现[J].机械管理开发，2012（6）：136137.

[5]史梦安，王志勃.基于Android系统的TCP/IP客户端异步通信模块研究[J].软件导刊，2014（10）：115118.

[6]王芳，耿祥义，赵震.Java程序中的设计模式以及应用举例[J].电脑知识与技术，2007（8）：438439.

[7]李文锦.Java程序中设计模式的抽取方法[D].长春：吉林大学，2005.

[8]张晶，王国明，许斌龙.Android系统环境下软件设计模式的研究[J].现代电子技术，2013（20）20：5153.

责任编辑（责任编辑：陳福时）