Chromium on Android: 認識Chromium WebView

Android KitKat一項重要的更新就是WebView採用Chromium/Blink渲染引擎,本文簡要的敘述了新版WebView的主要特性、需要進一步改進的地方以及WebView的代碼結構等。

WebView前世今生

WebView是Android平臺上一個非常重要的系統組件,用於將一個顯示Web頁面的窗口部件view嵌入到應用程序,並提供了一組API接口允許開發者定製頁面加載和繪製的行爲,比如響應頁面加載狀態的變化和彈出JavaScript對話框的請求等等。自Android 1.0發佈以來,WebView被廣泛地使用在應用程序中,最典型的當屬Stock瀏覽器了,它就是基於WebView開發的一個瀏覽器程序。關於詳盡的文檔描述,請參看WebView的官方文檔。 

早期的WebView (在Android 4.4以前)是基於WebKit實現的,可以簡單理解爲直接在WebKit代碼庫中增加一個分支,解決Android平臺特定的頁面渲染方式以及通過JNI接口將WebKit的功能橋接爲Java層的API接口。在圖形方面,WebView和Android平臺一樣,採用的是Skia圖形庫,但沒有啓用硬件加速,渲染性能非常不好,這也是許多使用者經常抱怨的詬病之一。 

隨着Android 4.4 (KitKat) 平臺的發佈,基於Chromium開源項目的WebView成爲KitKat平臺的一大亮點。新版WebView採用了與Chrome瀏覽器相同的Blink渲染引擎,v8 JavaScript引擎,網絡庫以及內存分配器,在HTML5特性支持方面不僅與Chrome保持了更高的一致性,而且還彌補了舊版WebView在渲染性能方面的不足。Android平臺上所有使用WebView的應用程序都將無縫透明地受益於新版WebView的特性支持和性能提升。

目前,Android KitKat上的WebView是基於Chromium 30.0.0.0,而Chromium開源項目一直以6週一次的迭代週期在快速演進,Google官方並沒有給出一個明確的計劃什麼時候以什麼方式升級WebView組件,也許是通過GMS,但儘管如此,就目前的情形來看,新版WebView只能在Android 4.4系統上使用。這就意味着目前市面大量Android 4.3或以前的設備都不能使用新版的WebView,享用不到新版WebView引入的好處。爲什麼其他非4.4的設備上不能使用呢?原因主要是Chromium WebView必須與AOSP (Android Open Source Project) 源代碼一起才能編譯,不能單獨從Chromium的代碼庫中編譯一個可以獨立安裝的軟件包。

主要特性

  • 支持更多的HTML5特性,例如Web Socket, Web Worker, FileSystem API, Page Visibility API, CSSfilter等等。html5test.com跑分結果爲448分,與Chrome瀏覽器非常接近了。

  • 添加了對遠程調試功能的支持。任何使用WebView的應用程序默認都開啓了遠程調試功能,通過USB線連接到開發主機上,在主機的Chrome瀏覽器中輸入chrome://inspect就可以直接在開發主機上直接調試WebView加載的頁面。開發者也可以調用 setWebContentsDebuggingEnabled開啓或關閉這個功能。這對廣大HTML5應用開發者絕對是一個福音。

  • 更智能的內存管理策略。舊版WebView需要應用程序在系統內存不足的情況下,顯式地調用freeMemory方法來釋放WebView佔用的內存資源,。而新版的 WebView中,freeMemory這個方法已經被標記爲“deprecated”,也就是應用程序不需要自己去釋放內存,WebView的內部實現已經考慮了對系統低內存運行時的響應,一旦發現系統處於低內存的運行狀態,WebView會主動調整內存分配策略,儘可能釋放一些已佔用的內存資源。

  • 支持軟件渲染和硬件加速模式。Android應用程序可以在manifest文件中指定hardwareAccelerated的值表明是否啓動硬件加速,爲了兼容早期使用WebView的應用程序,新版WebView同時支持軟件渲染和硬件渲染兩種模式。

不足之處

  • 尚有一些重量級的HTML5特性沒有支持,比如WebGL,WebRTC,其中原因是WebGL對圖形顯卡的要求很高,而目前市面上每個廠商的硬件能力不盡相同,所有激進地開啓WebGL的支持可能會導致平臺的一致性問題,即同一個HTML5應用在不同的設備上行不一致,有的能跑,有的掛掉。

  • 尚有一些輕量級但實用的HTML5 API還不支持。典型的有兩個,一個是全屏Fullscreen API,另外一個是Network Information API.

  • Canvas 2D沒有開啓硬件加速模式。Canvas2D的性能和Chrome瀏覽器還是有一定差距,從代碼註釋來看,是因爲skia庫中硬件加速的Canvas 2D後端Ganesh可能會導致WebView崩潰。

  • 硬件加速渲染模式下所有對GPU的操作都發生在主線程中。UI主線程實在是太忙,如果能和Chrome一樣,專門爲GPU操作創建一個線程,性能還可得到進一步提升。

更新:最新的Chromium WebView,已經添加了WebGL,WebRTC以及加速Canvas 2D的支持了。

代碼結構

確切地說,在AOSP中WebView是由三部分代碼組成:

WebView代碼結構圖

  • Chromium代碼:包含在external/chromium_org目錄中,其中android_webview/目錄包含了WebView的內部實現代碼和對應的Java類包;

  • Java橋接代碼:包含在framework/webview/java目錄中,提供了基於Chromium的WebViewProvider實現類WebViewChromium,這個類將被Android系統動態加載後作爲android.webkit.WebView的內部實現;

  • Android平臺支持代碼:這部分代碼量少但至關重要。在硬件加速模式下,WebView必須能夠直接訪問Android系統的顯存以及對HardwareCanvas執行GL操作,而訪問顯存和對HardwareCanvas的操作沒有相應的SDK或NDK的支持,只能直接調用AOSP代碼。這也是前面提到的WebView必須和AOSP一起編譯的原因。

從AOSP中編譯WebView

如果編譯一個完整版的WebView,需要先要下載整個AOSP的代碼,運行source build/envsetup.sh和lunch <target>命令後,進入framework/webview目錄執行mm –j8編譯WebView模塊,最後在out目前將會得到libchromiumwebview.so和libwebkit_plat_support.so兩個動態鏈接庫,將這兩個so文件拷貝到目標設備的/system/lib目錄下,重啓設備後就可以使用你自己編譯的WebView了。

 從Chromium中編譯WebView

實際上,也從直接從Chromium代碼庫中編譯WebView,但這個WebView並不是一個完整的WebView。前面說到,WebView還包括了Android平臺支撐代碼,而Chromium代碼庫並沒有包含這部分代碼,所以編譯出來的WebView只有純軟件的渲染模式。因此,它對幫助驗證一個WebView功能性方面的問題還有有用的,對於優化渲染性能只能從AOSP編譯了。

根據chromium.org官方文檔,下載chromium代碼庫,配置好環境後運行:

$ . build/android/envsetup.sh
$ android_gyp
$ ninja –C out/Release android_webview_apk

編譯成功後,在out/Release/apks目錄中會有一個名爲AndroidWebView.apk的文件生成,它是一個Shell程序,提供了一個簡單的UI,方便開發者驗證WebView的核心功能,但AndroieWebView.apk並沒有直接使用android.webkit.WebView,而是基於WebView的核心類AwContents實現的,查看manifest文件你會發現它將android:hardwareAccelerated設置爲false了,也就是說應用程序沒有開啓硬件加速,相應地WebView也只是工作在軟件渲染模式下。如果強制把android:hardwareAccelerated設置爲true,這個Shell程序則不能正常顯示網頁了,這是意料之中的,硬件加速渲染模式必須要與AOSP一起編譯纔會有。

參考資源

[1] WebView SDK,http://developer.android.com/reference/android/webkit/WebView.html

[2] Web程序的遷移,http://developer.android.com/guide/webapps/migrating.html

[3] WebView for Android, https://developers.google.com/chrome/mobile/docs/webview

[4] 遠程調試 for Android, https://developers.google.com/chrome-developer-tools/docs/remote-debugging

[5] Android上編譯Chromium, https://code.google.com/p/chromium/wiki/AndroidBuildInstructions


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