探索Taro：跨平台开发的实践与原理 - 哈喽比特

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引言

在如今不断增长的小程序市场中，小程序的数量迅速增多。这是因为小程序具有诸多优势，例如轻量化、便捷性和良好的用户体验，吸引了越来越多的开发者和企业加入这一领域。随着小程序的普及，各个行业都纷纷推出自己的小程序，以满足用户的多样化需求。

然而，正是因为小程序市场的多样性和快速发展，每个小程序客户端的 Api 差异也变得十分显著。不同的小程序平台为了满足自身的特殊需求和功能定位，往往会对 Api 进行定制和调整。这导致了各个小程序客户端之间的 Api 存在差异，不同平台的开发者需要针对不同的 Api 进行开发和适配。

对于开发者来说，针对不同平台重新开发一套小程序应用将变成一场无尽的噩梦。开发者需要熟悉并掌握每个客户端的api差异，编写大量重复的代码，并进行平台特定的调试和适配工作。这不仅增加了开发的工作量和时间成本，还容易导致错误和兼容性问题。

在这样的背景下，Taro 的出现为开发者提供了一种解决方案。它通过提供一套统一的开发框架和组件，使开发者能够编写一套代码，同时在多个小程序平台上运行。Taro 的编译工具能够将开发者的代码转换为不同平台所需的代码，从而实现跨平台的开发和适配，减轻了开发者的负担，提高了开发效率。

Taro是一套遵循 React 语法规范的多端统一开发框架（ps：Vue 语法也支持）。主要用于构建跨平台的小程序、H5和移动应用。市面上还存在其他的多端框架，包括但不限于：

uni-app：uni-app是 DCloud 推出的一款基于 Vue.js 的跨平台开发框架，可用于构建微信小程序、支付宝小程序、H5、App等多个平台的应用。
React Native：React Native 是由 Facebook 开发的框架，用于构建原生移动应用。它使用JavaScript和React语法，允许开发者通过一套代码同时在 iOS 和 Android 上构建应用。
Flutter：Flutter是由 Google 开发的UI工具包，用于构建跨平台的移动、Web 和桌面应用。它使用 Dart 编程语言，提供了丰富的UI组件和渲染能力。
Weex：Weex 是由阿里巴巴开发的跨平台开发框架，使用 Vue.js 语法，用于构建移动应用。它支持在 iOS、Android和 Web 上运行。
NativeScript：NativeScript 是由 Progress 开发的开源框架，用于构建原生移动应用。它支持使用 JavaScript 或 TypeScript 编写代码，并提供了访问原生 Api 的能力。

在上述的这些中，只有uni-app是支持小程序场景的，它占据了多端框架的半壁江山。

概括来讲，Taro的主要特点和优势，参照官方说法：“使用 Taro，我们可以只书写一套代码，再通过 Taro 的编译工具，将源代码分别编译出可以在不同端（微信小程序、H5、App 端等）运行的代码。”

一次编译，多端运行

这里需要解释一下“编译时配置”机制。官方说的“一次编译”，并不是真的打一个 dist 包，能跑遍所有的平台。

而是根据你想要运行的平台，用对应的指令，打出适合该平台运行的包。

举个例子：

微信小程序 编译命令 yarn build:weapp
百度小程序 编译命令 yarn build:swan
支付宝小程序 编译命令 yarn build:alipay
H5 编译命令 yarn build:h5
RN 编译命令 yarn build:rn --platform ios
……

所以我们需要真正关心的，其实是针对目标的平台，Taro 都做了哪些事。下面以微信小程序为例子：

Taro 框架内置了对应的编译器和构建工具，在 @tarojs/plugin-platform-weapp 微信小程序平台插件中。在此注册微信小程序平台的配置项。

//taro-weapp/src/index.ts

//在此注册微信小程序平台
ctx.registerPlatform({
  name: 'weapp',
  useConfigName: 'mini',
  async fn ({ config }) {
    const program = new Weapp(ctx, config, options || {})
    await program.start()
  }
})

预先定义一个名为微信小程序的 Template 模版类，该类继承自 UnRecursiveTemplate。其主要功能是处理 Taro 框架中的模板相关操作，并根据特定需求进行定制。

//taro-weapp/src/template.ts

export class Template extends UnRecursiveTemplate {
  ...

  //构建wxs模板
  buildXsTemplate () {
    return '<wxs module="xs" src="./utils.wxs" />'
  }

  //创建小程序组件
  createMiniComponents (components): any {
    const result = super.createMiniComponents(components)

    // PageMeta & NavigationBar
    this.transferComponents['page-meta'] = result['page-meta']
    this.transferComponents['navigation-bar'] = result['navigation-bar']
    delete result['page-meta']
    delete result['navigation-bar']

    return result
  }

  //替换属性名称
  replacePropName (name: string, value: string, componentName: string, componentAlias) {
    ...
  }

  //构建wxs模板中与焦点相关的方法，根据插件选项判断是否启用键盘附件功能，并返回相应的字符串
  buildXSTepFocus (nn: string) {
    ...
  }

  //修改模板结果的方法，根据节点名称和插件选项对模板进行修改。
  modifyTemplateResult = (res: string, nodeName: string, _, children) => {
    ...
  }

  //构建页面模板的方法，根据基础路径和页面配置生成页面模板字符串。
  buildPageTemplate = (baseTempPath: string, page) => {
    ...
  }
}

Taro 的编译工具，根据所选择的平台，转换成对应平台所需的代码。使用 ctx.applyPlugins ，去调用相应平台的插件处理函数，其中 platform 参数指定对应的平台:

//taro-cli/src/build.ts

...
await ctx.applyPlugins(hooks.ON_BUILD_START)
await ctx.applyPlugins({
  name: platform,
  opts: {
    config: {
      ...config,
      isWatch,
      mode: isProduction ? 'production' : 'development',
      blended,
      isBuildNativeComp,
      newBlended,
      async modifyWebpackChain (chain, webpack, data) {
        await ctx.applyPlugins({
          name: hooks.MODIFY_WEBPACK_CHAIN,
          initialVal: chain,
          opts: {
            chain,
            webpack,
            data
          }
        })
      },
...

除此之外呢，代码转换过程，还涉及：

语法转换：Taro 支持使用类似于 React 的 JSX 语法进行开发，它将 JSX 代码转换为不同平台所支持的语法，如小程序的 WXML、React Native 的组件等。
样式转换：Taro 支持使用 CSS 预处理器编写样式，例如 Sass、Less 等。编译过程中，Taro 将这些样式文件转换为不同平台所支持的样式表，如小程序的 WXSS、H5 的 CSS 等。

在编译过程中，Taro 还会执行：

静态资源处理：Taro 会处理项目中的静态资源文件，如图片、字体等，将其转换为适用于不同平台的格式，并进行压缩和优化。
文件复制：Taro 会将一些不需要编译的文件直接复制到输出目录中，如项目配置文件、静态页面等。
文件合并与分割：Taro 会根据配置和代码中的引用关系，将多个文件进行合并或分割，以提高代码加载性能。
代码压缩与混淆：Taro 可以对生成的代码进行压缩和混淆，以减小文件体积和提高执行效率。

跨平台适配和差异处理

不通平台的api或多或少，总有一些差异。Taro如何实现api的适配和差异化处呢？

Taro 通过适配层和条件编译等机制实现 api 的适配和差异化处理。

它提供了一套统一的 api 接口，开发者可以在代码中使用这些 api，而 Taro 在编译过程中会将这些 api 转换为适用于各个平台的具体实现。

以getLocation 为例。

如果我们要使用定位功能，在 Taro 中只需要在项目中使用 Taro 提供的 api getLocation :

Taro.getLocation().then(res => {
  console.log(res.latitude, res.longitude);
});

在编译过程中，Taro 会根据目标平台的差异，将这段代码转换为适用于不同平台的具体实现。

对于微信小程序来说，转换为微信小程序的 wx.getLocation，同时保留原始的参数和回调函数：

wx.getLocation().then(res => {
  console.log(res.latitude, res.longitude);
});

而对于支付宝小程序而言，Taro 则会将其转换为支付宝小程序的 my.getLocation，同样保留原始的参数和回调函数：

my.getLocation().then(res => {
  console.log(res.latitude, res.longitude);
});

如此，Taro 在编译过程中根据目标平台的差异，将统一的 api 转换为各个平台所支持的具体 api。在这段代码中，processApis 函数接收一个 api 集合作为参数，并对其中的每个api进行处理：

//shared/native-apis.ts

function processApis (taro, global, config: IProcessApisIOptions = {}) {
  ...
  apis.forEach(key => {
    if (_needPromiseApis.has(key)) {
      const originKey = key
      taro[originKey] = (options: Record<string, any> | string = {}, ...args) => {
        let key = originKey

        // 第一个参数 options 为字符串，单独处理
        if (typeof options === 'string') {
          ...
        }

        // 改变 key 或 option 字段，如需要把支付宝标准的字段对齐微信标准的字段
        if (config.transformMeta) {
          ...
        }
    ...

        // 为页面跳转相关的 api 设置一个随机数作为路由参数。为了给 runtime 区分页面。
        setUniqueKeyToRoute(key, options)

        // Promise 化：将原本的异步回调形式转换为返回Promise对象的形式，使api的调用更加方便且符合现代JavaScript的异步处理方式。
        const p: any = new Promise((resolve, reject) => {
          obj.success = res => {
            config.modifyAsyncResult?.(key, res)
            options.success?.(res)
            if (key === 'connectSocket') {
              resolve(
                Promise.resolve().then(() => task ? Object.assign(task, res) : res)
              )
            } else {
              resolve(res)
            }
          }
          obj.fail = res => {
            options.fail?.(res)
            reject(res)
          }
          obj.complete = res => {
            options.complete?.(res)
          }
          if (args.length) {
            task = global[key](obj, ...args)
          } else {
            task = global[key](obj)
          }
        })

        // 给 promise 对象挂载属性
        if (['uploadFile', 'downloadFile'].includes(key)) {
          ...
        }
        return p
      }
    } else {
      ...
    }
  })
  ...
}

ps：虽然 Taro 提供了一套统一的 api 接口，但某些平台可能不支持特定的功能或特性。可能需要使用条件编译来调用平台特定的 api，以处理特定平台的差异。

跨平台UI组件库

当我们使用 Taro 去编写多端项目，需要使用 Taro 提供的 View 等Taro组件。

因为，这些Taro组件，在不同平台上会被转换为相应的原生组件或元素。

举个例子，下面的代码中，我们使用Taro提供的Image,View,Text组件创建视图：

import Taro from '@tarojs/taro';
import { View, Text, Image } from '@tarojs/components';

function MyComponent() {
  return (
    <View>
      <Text>Hello</Text>
      <Image src="path/to/image.png" />
    </View>
  );
}

在编译生成过程中，Taro 会根据目标平台的差异将组件转换为适用于各个平台的具体组件。比如View 组件会被转换为微信小程序的 view 组件。对H5来说，View 组件会被转换为 <div> 元素。

在微信小程序中：

<view>
  <text>Hello</text>
  <image src="path/to/image.png"></image>
</view>

在 H5 中：

<div>
  <span>Hello</span>
  <img src="path/to/image.png" />
</div>

这样，我们可以使用相同的代码编写视图，也就是官方说的只要写一套代码的意思。

通过抽象层、平台适配、跨平台编译等处理，Taro其实已经为多端组件库的实现铺平了道路。如果你要做一个 Taro-UI 那样适应自己的多端组件库。直接使用Taro提供的基础组件去搭建复杂组件即可。

反向转换

如果你说，你以前做过一个微信小程序，现在老板要你平行移植到支付宝等小程序中。来不及重构代码的话，反向转换也许能救一救急。反向转换，故名思义就是将小程序转换为Taro项目。

相关的代码在 @tarojs/cli-convertor 包中，核心逻辑在 parseAst 中，生成 AST 树，遍历处理对应的内容：

//taro-cli-convertor/src/index.ts

parseAst ({ ast, sourceFilePath, outputFilePath, importStylePath, depComponents, imports = [] }: IParseAstOptions): {
    ast: t.File
    scriptFiles: Set<string>
  } {
    ...
    // 转换后js页面的所有自定义标签
    const scriptComponents: string[] = []
    ...
    traverse(ast, {
      Program: {
        enter (astPath) {
          astPath.traverse({
            //对类的遍历和判断
            ClassDeclaration (astPath){...},
           //表达式
            ClassExpression (astPath) {...},
            //导出
            ExportDefaultDeclaration (astPath) {...},
            //导入
            ImportDeclaration (astPath) {...},
            //调用
            CallExpression (astPath) {...},
            //检查节点的 object 属性是否为标识符 wx，如果是，则将 object 修改为标识符 Taro，并设置一个标志变量 needInsertImportTaro 为 true。这段代码可能是将 wx 替换为 Taro，以实现对 Taro 框架的兼容性处理。
            MemberExpression (astPath) {...},
            //检查节点的 property 属性是否为标识符 dataset，如果是，则将 object 修改为一个 getTarget 函数的调用表达式，传递了两个参数 object 和标识符 Taro。它还创建了一个导入语句，将 getTarget 函数引入，并将其赋值给一个对象模式。这段代码可能是对可选链式调用中的 dataset 属性进行处理，引入了 getTarget 函数来实现相应的转换。
            OptionalMemberExpression (astPath) {...},
            // 获取js界面所有用到的自定义标签，不重复
            JSXElement (astPath) {...},
            // 处理this.data.xx = XXX 的情况，因为此表达式在taro暂不支持, 转为setData
            // 将this.data.xx=XX 替换为 setData()
            AssignmentExpression (astPath) {...}
          })
        },
        exit (astPath) {...}
      },
    })
  ...
    return {
      ast,
      scriptFiles,
    }
  }

ps：尽管官方提供了反向转换这一种工具，但是目前还是有局限性的。并不是所有的小程序都支持反向转换，目前只有微信小程序。且并不是所有的原生 api 都可以被转换，需要注意。希望后续该功能能够继续扩大，完善。

性能优化——预渲染（Prerender）

为什么需要 Prerender?官方给出了解释：

Taro Next 在一个页面加载时需要经历以下步骤：

框架（React/Nerv/Vue）把页面渲染到虚拟 DOM 中

Taro 运行时把页面的虚拟 DOM 序列化为可渲染数据，并使用 setData() 驱动页面渲染

小程序本身渲染序列化数据

和原生小程序或编译型小程序框架相比，步骤 1 和步骤 2 是多余的。如果页面的业务逻辑代码没有性能问题的话，大多数性能瓶颈出在步骤 2 的 setData() 上：由于初始化渲染是页面的整棵虚拟 DOM 树，数据量比较大，因此 setData() 需要传递一个比较大的数据，导致初始化页面时会一段白屏的时间。这样的情况通常发生在页面初始化渲染的 wxml 节点数比较大或用户机器性能较低时发生。

Taro 预渲染的工作原理是，在构建阶段使用服务器端渲染（SSR）的技术，将页面组件渲染成静态 HTML 文件，并将其保存在静态文件目录中。然后，当客户端请求该页面时，直接返回预渲染的静态 HTML，而不是动态生成页面。

通过在构建阶段将页面渲染为静态 HTML 文件，以提升首次加载速度、改善用户体验和优化搜索引擎的索引。

使用方式：

//config/index.js 或 /config/dev.js 或 /config/prod.js

const config = {
  ...
  mini: {
    prerender: {
      match: 'pages/shop/**', // 所有以 `pages/shop/` 开头的页面都参与 prerender
      include: ['pages/any/way/index'], // `pages/any/way/index` 也会参与 prerender
      exclude: ['pages/shop/index/index'] // `pages/shop/index/index` 不用参与 prerender
    }
  }
};

module.exports = config

更多使用详见官网文档。

总结

经过上面粗浅的分析，我们可以初步了解 Taro 的整套运作机制。以下是对其运作机制的总结：

代码转换和条件编译：Taro 通过将代码转换和条件编译应用于源代码，生成适用于目标平台的代码。这使得我们可以使用一套代码编写多个平台的应用程序。
抽象层和平台适配层：Taro 提供了一个抽象层和平台适配层来处理代码转换过程，确保 api 在不同平台上的兼容性。这使得我们可以在不同的平台上使用相同的 api 进行开发。
Taro 自定义组件和多端适应性：Taro 的内置组件天然适应框架，这意味着我们可以构建适用于多个平台的组件库，如 Taro UI。这样可以提高开发效率并实现跨平台的一致性。
反向转换：反向转换是一种逆向思路，试图通过将已有的应用程序转换为 Taro 代码来实现跨平台。然而，反向转换存在不稳定性和局限性，并且对于维护者来说收益有限。
预渲染（Prerender）作为性能优化选择：Taro 提供了预渲染（Prerender）技术作为一种性能优化选择。预渲染可以在构建过程中生成静态 HTML 页面，以提升首次加载速度和优化搜索引擎的索引。这是一种有效的性能优化手段。

参考文献

https://taro-docs.jd.com/docs/