本文原文由微信客戶端高級(jí)工程師方秋枋原創(chuàng)發(fā)表于WeMobileDev公眾號(hào),收錄時(shí)有修訂和加工,感謝作者的無私分享。
1、引言
作為一個(gè)重要業(yè)務(wù),微信支付在客戶端上面臨著各種問題。
其中最核心問題就是分平臺(tái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致的問題:
1)iOS 和安卓實(shí)現(xiàn)不一致:容易出 Bug、通過溝通保證不了質(zhì)量;
2)擴(kuò)展性差且無法快速響應(yīng)業(yè)務(wù)需求:需求變更迭代周期長、數(shù)據(jù)上報(bào)不全面;
3)質(zhì)量保障體系不完善:缺少業(yè)務(wù)及設(shè)計(jì)知識(shí)沉淀、協(xié)議管理松散、缺少統(tǒng)一的自動(dòng)化測(cè)試;
4)用戶體驗(yàn)不一致:比如下圖就是之前安卓和 iOS 沒有統(tǒng)一前的收銀臺(tái)。
▲ 微信安卓片和iOS版,沒有統(tǒng)一用戶體驗(yàn)前的收銀臺(tái)功能
為了解決分平臺(tái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)核心問題,并解決以往的技術(shù)債務(wù)。我們建立起了一整套基于 C++ 的跨平臺(tái)框架,并對(duì)核心支付流程進(jìn)行了重構(gòu)。微信支付跨平臺(tái)從 iOS 7.0.4 版本起, 安卓從 7.0.7 版本起全面覆蓋。
重構(gòu)后的軟件架構(gòu)原理如下圖所示:
本文分享了微信團(tuán)隊(duì)基于 C++ 的移動(dòng)端跨平臺(tái)技術(shù)在重構(gòu)整個(gè)微信支付功能的過程中,對(duì)于移動(dòng)端軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)方面的思考和實(shí)踐總結(jié)。
術(shù)語約定:本文中的名詞 CGI 可以理解為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求,類似HTTP請(qǐng)求。
擴(kuò)展閱讀:本文引用的所有圖片均來自《基于C++構(gòu)建微信客戶端跨平臺(tái)開發(fā)框架(PPT) [附件下載]》,如有需要可前往下載PPT原稿。
(本文同步發(fā)布于:http://www.52im.net/thread-2958-1-1.html)
2、關(guān)于作者
方秋枋:畢業(yè)于華中科技大學(xué),現(xiàn)為微信客戶端高級(jí)工程師。目前主要負(fù)責(zé)微信支付的跨平臺(tái)開發(fā)框架與相關(guān)業(yè)務(wù)開發(fā)。
是開源項(xiàng)目 SwiftNotificationCenter ,SwiftTimer ,SwiftCssParser 的作者。業(yè)余時(shí)間也喜歡混跡在 SwiftGG 翻譯組,老司機(jī) iOS 周報(bào)給大家翻譯文章,摘錄周報(bào)。喜歡 Simple and Stupid 的代碼。熱愛科技、開源。
方秋枋的Github:https://github.com/100mango
方秋枋的微博:https://weibo.com/100mango?is_hot=1
方秋枋的知乎:https://www.zhihu.com/people/fang-qiu-fang
3、先感受一下本次重構(gòu)的線上效果指標(biāo)
以 iOS 上線情況為例。
3.1 Crash 率
上線前后 Crash 率保持平穩(wěn),沒有影響微信穩(wěn)定性,跨平臺(tái)支付無必現(xiàn) Crash,做到了用戶無感知切換。
舉個(gè)例子,大家可以用微信發(fā)一筆紅包,拉起的收銀臺(tái)和支付流程就是由基于C++編寫的跨平臺(tái)代碼所驅(qū)動(dòng)的。
3.2 效能提升
以核心支付流程代碼為例,跨平臺(tái)需要 3512 行,iOS 原生需要 6328 行。減少了近 45% 的代碼。
以新需求開發(fā)為例:
1)7.0.4 版本需求一:收銀臺(tái)改版;
2)7.0.4 版本需求二:簡化版本收銀臺(tái)。
重構(gòu)后的軟件架構(gòu)對(duì)開發(fā)效率的提升對(duì)比:
跨平臺(tái)實(shí)現(xiàn):iOS + 安卓 共計(jì) 3 人日,在封板時(shí)間前完成;
原生實(shí)現(xiàn):iOS, 安卓封板時(shí)間后一周才基本完成;
跨平臺(tái)實(shí)現(xiàn):iOS + 安卓共計(jì) 5 人日,在封板時(shí)間前完成;
原生實(shí)現(xiàn):iOS, 安卓封板時(shí)間后一周才基本完成。
那么支付跨平臺(tái)軟件架構(gòu)怎么樣有效進(jìn)行質(zhì)量保障,并且提升生產(chǎn)力呢?這是這篇文章的主要內(nèi)容。
對(duì)基于 C++ 如何從零到一構(gòu)建跨平臺(tái)框架感興趣的同學(xué),可以看看我在2019 QCon 廣州站的演講 《基于 C++ 構(gòu)建微信客戶端跨平臺(tái)開發(fā)框架》PPT原稿。
4、什么是軟件架構(gòu)
什么是軟件架構(gòu)?正如 Ivar Jacobson (UML 之父)說過的一樣,找五個(gè)人來回答這個(gè)問題,五個(gè)人可能都有各自不同的答案。
Ivar Jacobson博士:
現(xiàn)代軟件開發(fā)之父Ivar Jacobson博士被認(rèn)為是深刻影響或改變了整個(gè)軟件工業(yè)開發(fā)模式的幾位世界級(jí)大師之一。他是模塊和模塊架構(gòu)、用例、現(xiàn)代業(yè)務(wù)工程、Rational統(tǒng)一過程等業(yè)界主流方法、技術(shù)的創(chuàng)始人。Ivar Jacobson博士與Grady Booch和James Rumbaugh一道共同創(chuàng)建了UML建模語言,被業(yè)界譽(yù)為UML之父。Ivar Jacobson 的用例驅(qū)動(dòng)方法對(duì)整個(gè)OOAD行業(yè)影響深遠(yuǎn),他因此而成為業(yè)界的一面“旗幟”。
架構(gòu)定義可以有很多種說法,從代碼規(guī)范到發(fā)布流程都可以是架構(gòu)的一部分。
針對(duì)微信支付的業(yè)務(wù)特點(diǎn),這里對(duì)架構(gòu)的定義是:架構(gòu)是系統(tǒng)的組成部件及其之間的相互關(guān)系(通訊方式)。這更符合我們程序員日常編寫業(yè)務(wù)代碼時(shí)對(duì)架構(gòu)的理解。也就是通俗意義上講的 MVC,MVVM 等。
5、為什么需要軟件架構(gòu)
早在 1986 年的時(shí)候,《人月神話》的作者在討論軟件的復(fù)雜性時(shí),談到:軟件的本質(zhì)復(fù)雜性存在于復(fù)雜的業(yè)務(wù)需求中。
▲ 軟件工程不朽的經(jīng)典《人月神話》書籍(中文版)封面
而管理復(fù)雜性,最根本的手段就是職責(zé)分離。為了實(shí)現(xiàn)職責(zé)分離,代碼重用,架構(gòu)慢慢地復(fù)現(xiàn)出來。架構(gòu)的本質(zhì)是管理復(fù)雜性。
沒有架構(gòu),我們所有的代碼都耦合在一起,人類的心智模型不擅長處理這種復(fù)雜性,架構(gòu)的設(shè)立,和圖書館的圖書分類,公司的組織劃分等,本質(zhì)都是一樣的。是為了管理復(fù)雜性,以取得更高的生產(chǎn)力。
5、從0到1:構(gòu)建微信支付跨平臺(tái)軟件架構(gòu)
在移動(dòng)客戶端領(lǐng)域,業(yè)界基于 C++ 來編寫業(yè)務(wù)代碼,并沒有成熟的架構(gòu)。即使使用 C++ 編寫業(yè)務(wù)邏輯,但都不涉及 UI,不涉及界面的跳轉(zhuǎn)流程。
既然業(yè)界沒有一個(gè)成熟的架構(gòu)可借鑒,那么是不是直接把業(yè)界通用的架構(gòu)簡單套用一下就好?
5.1 抽象業(yè)務(wù)流程
現(xiàn)在業(yè)界通用的有 MVC , MVP, MVVM 。這些大家都熟悉的軟件架構(gòu)。但是這些軟件架構(gòu)都存在一個(gè)問題: 那就是沒有處理好業(yè)務(wù)流程, 界面轉(zhuǎn)場。
微信支付的流程多。而流程就是由一個(gè)個(gè)的界面(ViewController,Activity)和相關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯組合而成。
上面的 MV(X) 模式忽略了一個(gè)非常重要的一點(diǎn),那就是業(yè)務(wù)流程,界面的轉(zhuǎn)場究竟由誰負(fù)責(zé)。也即 ViewController 與 ViewController 之間的關(guān)系由誰維護(hù),業(yè)務(wù)流程的邏輯寫在哪里。如果還按照傳統(tǒng)的 MVC 模式,那么 ViewController 自己負(fù)責(zé)和不同的 ViewController 通訊。那么 ViewController 得不到復(fù)用,更致命的是業(yè)務(wù)流程的代碼非常不清晰,業(yè)務(wù)流程的代碼都被分散到各個(gè) Controller 中, 而一個(gè) Controller 又可能耦合了多個(gè)業(yè)務(wù)的代碼。
舉個(gè)例子:一個(gè)普通的轉(zhuǎn)賬流程,可能會(huì)涉及風(fēng)控?cái)r截,實(shí)名驗(yàn)證, 收銀臺(tái), 綁卡,支付成功頁等等。如果是基于 MVC 這種架構(gòu)的話,很快代碼會(huì)變得難以維護(hù)。
因此:為了適應(yīng)微信支付流程多,界面跳轉(zhuǎn)復(fù)雜的特點(diǎn)。架構(gòu)抽象的第一步就是將業(yè)務(wù)流程抽象為一個(gè)獨(dú)立的角色 UseCase。同時(shí), 把界面抽象為 UIPage。 一個(gè)大的業(yè)務(wù)流程可以分解為一個(gè)個(gè)小的業(yè)務(wù)流程。
和剛才基于 MVC 混亂的架構(gòu)相比:
1)業(yè)務(wù)流程的代碼能夠聚合到 UseCase 中,而不是分散到原來 iOS, 安卓的各個(gè) ViewController,Activity 中;
2)業(yè)務(wù)流程和界面得到了復(fù)用;
3)契合微信支付多流程,界面跳轉(zhuǎn)復(fù)雜的業(yè)務(wù)特點(diǎn)。
5.2 加入路由機(jī)制
既然流程得到了抽象,這個(gè)時(shí)候需要針對(duì)業(yè)務(wù)流程做更深的思考。在開發(fā)支付業(yè)務(wù)流程時(shí),開發(fā)者不可繞過的問題有下面這些。
流程之間,頁面之間的流傳:
比如我們要給一個(gè)朋友轉(zhuǎn)賬,輸入金額,確認(rèn)支付,觸發(fā) Cgi 后。下一個(gè)流程是多變的。有可能用戶需要去實(shí)名,有可能用戶要進(jìn)入一個(gè)安全攔截的 WebView,或者是正常拉起收銀臺(tái)。
注意:本文中的名詞 CGI 可以理解為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求,類似HTTP請(qǐng)求。
那么以往在 iOS, 安卓分開實(shí)現(xiàn)時(shí),都沒有一個(gè)統(tǒng)一的處理機(jī)制。要么就是通過網(wǎng)絡(luò)回包的某個(gè)字段來判斷,要么就是本地維護(hù)一些狀態(tài)來決定下一步走什么流程等等。非常繁瑣,易錯(cuò)。
特殊流程的處理:
支付業(yè)務(wù)流程還有個(gè)特殊的地方,那就是在正常流程的中間,往往很多時(shí)候要需要插入一些特殊流程。比如有些地方要跳轉(zhuǎn) Webview, 有些地方要跳轉(zhuǎn)小程序,有些地方要彈窗告知用戶風(fēng)險(xiǎn),或者終止當(dāng)前流程,等等。我們經(jīng)常需要在業(yè)務(wù)代碼里面不斷重復(fù)增加這樣的處理。
這些問題,引導(dǎo)我想到,微信支付需要一個(gè)路由機(jī)制。
首先了解一下路由機(jī)制:
路由機(jī)制的核心思想,就是通過向路由傳遞數(shù)據(jù),然后路由解析數(shù)據(jù),并響應(yīng)。
結(jié)合微信支付和網(wǎng)絡(luò)密切相關(guān)的特點(diǎn)。創(chuàng)新地將支付領(lǐng)域模型作為傳遞的數(shù)據(jù)。
那么怎么建立這個(gè)支付領(lǐng)域模型的呢?
建模,就是建立映射。領(lǐng)域知識(shí) + 建模方法 = 領(lǐng)域建模。那么這里的領(lǐng)域知識(shí),就是對(duì)支付業(yè)務(wù)流程的理解。建模方法,我采用了 UML 建模。最終會(huì)落地為 Proto 協(xié)議供客戶端和后臺(tái)一起使用。
首先:微信支付業(yè)務(wù)特點(diǎn)就是和網(wǎng)絡(luò)密切相關(guān),流程和頁面往往是由 Cgi 串聯(lián)起來。因此建立模型時(shí),最外層便是網(wǎng)絡(luò)回包。對(duì)于路由機(jī)制,這里我們只關(guān)心路由數(shù)據(jù)模型。
路由數(shù)據(jù)模型由路由類型,還有各個(gè)路由類型所需要的信息組合成。
路由類型清晰的定義了要觸發(fā)的行為。究竟是要開啟一個(gè) UseCase,還是要打開一個(gè)界面,或者 網(wǎng)頁,小程序,彈窗等等。
然后:就是這些行為所需要的數(shù)據(jù)。比如打開小程序所需要的參數(shù),彈窗所需要的參數(shù)等。
建立支付領(lǐng)域模型后,我們路由的解析就變得非常清晰了。路由解析之后,會(huì)根據(jù)路由類型,觸發(fā)不同的動(dòng)作。
比如流程,界面流轉(zhuǎn),會(huì)交給 UseCase 處理。
而特殊流程,比如打開小程序,打開 webview, 彈窗這些行為會(huì)統(tǒng)一進(jìn)行處理。
我們?cè)诘谝徊桨褬I(yè)務(wù)流程抽象為 UseCase。第二步則加入了路由機(jī)制。
加入路由機(jī)制后,支付跨平臺(tái)的軟件架構(gòu)演進(jìn)為這個(gè)樣子:
加入路由機(jī)制后,對(duì)比微信的iOS、安卓原來的舊架構(gòu):
1)統(tǒng)一了流程,頁面的流轉(zhuǎn)。清晰,易維護(hù);
2)統(tǒng)一了特殊流程的處理,減少重復(fù)工作;
3)在加入路由機(jī)制的時(shí)候,結(jié)合微信支付和網(wǎng)絡(luò)密切相關(guān)的特點(diǎn)進(jìn)行了支付領(lǐng)域建模。支付后臺(tái)協(xié)議重構(gòu) 2.0 的核心思想也是圍繞著這個(gè)路由機(jī)制展開。
再來看一下,加入路由機(jī)制后,對(duì)生產(chǎn)力的提升。以支付流程打開 WebView,、小程序?yàn)槔?,減少將近 83% 的代碼。更重要的是,這里的特殊流程,是在路由機(jī)制里面統(tǒng)一處理的,沒有耦合到業(yè)務(wù)代碼中,并且是可復(fù)用的。
5.3 管理網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求
首先看看原來 iOS 處理支付網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的缺陷:
原來支付的請(qǐng)求,都是通過一個(gè)單例網(wǎng)絡(luò)中心去發(fā)起請(qǐng)求,然后收到回包后,通過拋通知,或者調(diào)用閉包的方式回調(diào)給業(yè)務(wù)側(cè)。
會(huì)存在這樣兩個(gè)問題。
1)CGI 一對(duì)多通訊問題:
舉個(gè)之前遇到的問題:
如上圖所示,錢包發(fā)起的 Cgi 的回包會(huì)覆蓋收付款頁面的數(shù)據(jù)。之前在 iOS 只能通過修修補(bǔ)補(bǔ),增加場景值,增加些標(biāo)記位來解決。可能某一天就會(huì)又出現(xiàn)新的坑。
具體的問題流程是:
a. 進(jìn)入錢包頁面后,發(fā)起了一個(gè) Cgi;
b. 然后進(jìn)入收付款頁面也發(fā)起同一個(gè) Cgi;
c. 如果收付款發(fā)起的回包先到;
d. 然后錢包首頁的回包再到。
2)CGI 生命周期問題:
如上圖所示,不時(shí)會(huì)有用戶反饋一下,怎么沒有做什么操作,突然就會(huì)彈出網(wǎng)絡(luò)報(bào)錯(cuò)。
原因就是 Cgi 的生命周期有問題,在業(yè)務(wù)結(jié)束后,Cgi 的回包仍然得到了處理。
在我們的解決方案里,將在構(gòu)架的如下兩個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化和處理。
1)將 Cgi 抽象為獨(dú)立對(duì)象:
在架構(gòu)設(shè)計(jì)上來說,舊架構(gòu)是通過單例模式實(shí)現(xiàn)的集約型 API,而我們新的架構(gòu)則是通過命令模式實(shí)現(xiàn)的離散型 API。
也就是將 Cgi 封裝為獨(dú)立對(duì)象。我們把 Cgi 相關(guān)屬性和能力內(nèi)聚起來。開發(fā)業(yè)務(wù)時(shí),只需簡單繼承 BaseCgi,設(shè)置一下參數(shù)即可。
2)劃分職責(zé),明確生命周期:
關(guān)于 Cgi 由誰發(fā)起,之前安卓和 iOS 都沒有一個(gè)統(tǒng)一的做法。有些人會(huì)放到 Activity,ViewController,和 UI 代碼耦合起來。
因此,在跨平臺(tái)軟件架構(gòu)中,我們統(tǒng)一由業(yè)務(wù)流程 UseCase 進(jìn)行發(fā)起。并且生命周期是一對(duì)一的,一個(gè) Cgi 只會(huì)有一個(gè) UseCase 處理, UseCase 銷毀后,Cgi 也隨之銷毀。
對(duì)比舊架構(gòu):
a. 杜絕了一對(duì)多通信造成的 Bug;
b. 生命周期和業(yè)務(wù)邏輯綁定,不會(huì)出現(xiàn)業(yè)務(wù)結(jié)束,Cgi 回來后再觸發(fā)動(dòng)作;
c. 高內(nèi)聚,低耦合。將 Cgi 相關(guān)的數(shù)據(jù),能力集中處理,業(yè)務(wù)側(cè)無需感知;
d. 提供統(tǒng)一的緩存,加密能力。
在上述第a步和第b步,我們抽象了業(yè)務(wù)流程,加入了路由機(jī)制:
在上述第c步管理網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求后,我們的軟件架構(gòu)演進(jìn)為這樣子:
5.4 規(guī)范數(shù)據(jù)傳遞
iOS 和安卓的舊架構(gòu)都存在信息傳遞不當(dāng)和數(shù)據(jù)污染問題。這個(gè)問題最嚴(yán)重。iOS 和 安卓都出過不少 bug。
首先我們來看看最近現(xiàn)網(wǎng)出現(xiàn)過的問題:
之前 iOS 出現(xiàn),不少內(nèi)部同事,外部的用戶都在反饋:進(jìn)行零錢頁后,會(huì)無故彈空白框。而支付又和金錢有關(guān),引起用戶的恐慌(見下面的演示視頻所示)。
▲ 視頻原地址:點(diǎn)此進(jìn)入
大致的原因,如下圖所示:
具體原因就是:
1)進(jìn)入支付首頁時(shí),后臺(tái)返回了數(shù)據(jù),然后被寫入到一個(gè)公共的 Model;
2)然后進(jìn)入錢包頁,再進(jìn)入零錢頁。這個(gè)公共 model 一路被傳遞過去;
3)然后零錢頁讀取了公共 Model 的數(shù)據(jù),但是代碼無法處理,導(dǎo)致出現(xiàn)了這個(gè)讓用戶恐慌的問題。
除此之外,之前還有有很多發(fā)生在安卓,iOS ,像錢包頁零錢展示錯(cuò)誤。付款的時(shí)候。銀行卡失效等等問題。
這些問題五花八門,看起來發(fā)生的地方,場景都不一樣。每次遇到這類問題的時(shí)候,就只能去修修補(bǔ)補(bǔ)。
但是深究下去,會(huì)發(fā)現(xiàn)真正的原因,是軟件架構(gòu)上存在的問題:
支付舊的架構(gòu)采用了黑板模式,雖然方便了數(shù)據(jù)讀寫,但是帶來的問題和收益完全不成正比。
具體存在以下問題:
1)存在公共讀寫的數(shù)據(jù)類型:安卓傳遞的數(shù)據(jù)類型是一個(gè)字典,而 iOS 則是一個(gè) Model 對(duì)象。所有的界面,業(yè)務(wù)邏輯都共用一個(gè)數(shù)據(jù);
2)無序的數(shù)據(jù)流動(dòng):數(shù)據(jù)的流動(dòng)是不可追溯的,數(shù)據(jù)的修改可以發(fā)生在任意使用公共數(shù)據(jù)的地方。
那么支付跨平臺(tái)軟件架構(gòu),為了杜絕這樣的問題,我是這么做的:
具體的思路是:
1)去掉公共讀寫的數(shù)據(jù)類型;
2)傳遞值類型(Value Type)的數(shù)據(jù), 后面流程修改數(shù)據(jù)時(shí),不影響前面的流程;
3)單向傳遞數(shù)據(jù),只依賴注入必要數(shù)據(jù);
4)如果數(shù)據(jù)修改需要通知前序流程,使用代理模式通訊。
上述的前面三步,我們抽象了業(yè)務(wù)流程,加入了路由機(jī)制,統(tǒng)一管理網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求:
那么規(guī)范數(shù)據(jù)傳遞后,我們軟件架構(gòu)就演進(jìn)為這樣子:
規(guī)范數(shù)據(jù)傳遞后,對(duì)比舊架構(gòu):
1)從架構(gòu)上根本解決了困擾微信支付已久的數(shù)據(jù)污染的問題;
2)數(shù)據(jù)的流動(dòng)變?yōu)閱蜗?,?shù)據(jù)流動(dòng)變得可追溯。
6、本文小結(jié)
軟件的本質(zhì)復(fù)雜性存在于復(fù)雜的業(yè)務(wù)需求中。而軟件架構(gòu)的本質(zhì)就是管理復(fù)雜性,因此真正的好的架構(gòu),正是在復(fù)雜的業(yè)務(wù)需求中反復(fù)提煉和總結(jié)歸納而來,解決了真正的業(yè)務(wù)問題,不是空談。
軟件架構(gòu)除了清理歷史舊架構(gòu)的缺陷,是我們業(yè)務(wù)開發(fā)的基石之外。還能夠賦能業(yè)務(wù),為業(yè)務(wù)帶來價(jià)值。在建立軟件架構(gòu)的基礎(chǔ)上,還圍繞著軟件架構(gòu)建立起微信支付的跨平臺(tái)自動(dòng)化數(shù)據(jù)上報(bào)機(jī)制,防重復(fù)支付,安全橫切等帶來巨大業(yè)務(wù)收益的能力。有機(jī)會(huì)的話,后面也會(huì)進(jìn)一步編寫相關(guān)文章和大家交流探討。
架構(gòu)是一個(gè)不斷演進(jìn)的過程,隨著新的支付業(yè)務(wù)基于跨平臺(tái)軟件架構(gòu)的不斷編寫, 我也會(huì)對(duì)這個(gè)架構(gòu)進(jìn)行持續(xù)的更新迭代。讓這個(gè)軟件架構(gòu)更貼合微信支付,更加健壯和完整。
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