RN新架构 JSI 介绍

JSI是RN新架构实现JS与Native通信的基石，Turbomodules 也是基于 JSI 实现的。对于了解RN新架构来说，先搞明白 JSI 是至关重要的，那下面就让我们来聊一聊 JSI。

一、什么是 JSI ？

JSI 的全称是 JavaScript Interface，即 JS Interface 接口，它是对 JS引擎与 Native (C++) 之间相互调用的封装，通过 HostObject 接口实现双边映射，官方也称它为映射框架。

有了这层封装，在 ReactNative 中有了两方面的提升：

可以自由切换引擎，比如: JavaScriptCore、V8、Hermes等。
在 JS 中调用 C++ 注入到 JS 引擎中的方法，数据载体格式是通过 HostObject 接口规范化后的，摒弃了旧架构中以 JSON 作为数据载体的异步机制，从而使得 JS 与 Native 之间的调用可以实现同步感知。

二、JS引擎注入原理

由于JSI 的实现是基于 JS 引擎提供的 API 来实现的，为此我们先来了解下 JS 引擎的注入原理。说到向引擎注入方法，相信大家都用过 console.log()、setTimeout()、setInterval() 等方法，像这些方法就是通过 polyfill 的方式注入到 JS 引擎里的，JS引擎内部本身是没有这些方法的 (这些方法的实现，我们会在后面进行讲解)。沿着这个思路，我们可以通过向引擎注入方法和变量的方式，来实现在 JS 中调用注入的 Native(C++) 方法。

这里我们会以 V8 引擎为例，了解一下 JS 引擎的注入原理。(C++ 嵌入 v8 引擎的教程，感兴趣的同学可以看这里 C++嵌入JS引擎)

1. 向v8引擎中注入方法

向引擎注入额外方法，并实现 JS 调用，基本思想都是一致的，都是要将 JS 所需的内容设法绑定到 JS 执行环境下的全局对象 global 上。这样在 JS 侧就可以通过 global 来获取注入的内容了，当然我们也可以不直接在 global 中来获取，而是写个 js module，然后重新导出并用 declare 声明，用法类似直接使用 console.log()。

实现步骤如下:

1.1 我们用 C++ 实现一个打印字符串的方法 Print()

void Print(const v8::FunctionCallbackInfo<v8::Value>& args) {for (int i = 0; i < args.Length(); i++) {v8::HandleScope handle_scope(args.GetIsolate());v8::String::Utf8Value str(args.GetIsolate(), args[i]);const char* cstr = ToCString(str);printf("%s", cstr);}printf("\n");fflush(stdout);
}

1.2 将 Print() 方法加入到 Js global 中

// 根据 v8 实例 isolate 获取 JS 中的 global 对象
v8::Local<v8::ObjectTemplate> global = v8::ObjectTemplate::New(isolate);// 将 global 关联到 JS 执行上下文 Context 中
v8::Local<v8::Context> context = v8::Context::New(isolate, NULL, global);// 向 global 中 set 一个属性名为 print 的方法。可以理解为: global.print = Print
context->Global()->Set(context, v8::String::NewFromUtf8(isolate, "print", v8::NewStringType::kNormal).ToLocalChecked(),v8::FunctionTemplate::New(isolate, Print));

ObjectTemplate 是一个 JS 引擎提供的 JS 对象模版，通过它我们可以创建一个 JS 对象。通过 context.Global()，可以获取到 Js global 全局对象。

1.3 执行C++ 注入到 JS 的方法 print

// 转换成 v8::Local类型 -- (方便垃圾回收)
v8::Local<v8::String> source = v8::String::NewFromUtf8Literal(isolate, "print('Hello World')");// 将 Js 代码进行编译
v8::Local<v8::Script> script = v8::Script::Compile(context, source).ToLocalChecked();// 运行 Js 代码
v8::Local<v8::Value> result = script->Run(context).ToLocalChecked();// 输出 result 为：Hello World

2. 向v8引擎中注入变量

实现步骤如下:

2.1 注入一个变量到 v8 引擎

// 首先通过 Js 引擎实例 isolate 获取 Js global 对象
v8::Local<v8::ObjectTemplate> global = v8::ObjectTemplate::New(isolate);// 将 global 绑定到 JS 执行上下文 Context 中
v8::Local<v8::Context> context = v8::Context::New(isolate, NULL, global);// 创建一个临时对象 temp
Local<v8::ObjectTemplate> temp = v8::ObjectTemplate::New(isolate);// temp 上加入 x 属性
temp->Set(isolate, "x", v8::Number::New(isolate, 12));// temp 上加入 y 属性
temp->Set(isolate, "y",v8::Number::New(isolate, 10));// 创建 temp 的实例 instance
Local<v8::Object> instance = temp->NewInstance(context).ToLocalChecked();// global 中加入属性 options，其值为 instance，可以理解为: global.options
context->Global()->Set(context, String::NewFromUtf8Literal(isolate, "options"),instance).FromJust();

2.2 执行C++ 注入到 JS 的对象

// 类型转换 (方便垃圾回收)
v8::Local<v8::String> source = v8::String::NewFromUtf8Literal(isolate, "options.x");// 将 Js 代码进行编译
v8::Local<v8::Script> script = v8::Script::Compile(context, source).ToLocalChecked();// 运行 Js 代码
v8::Local<v8::Value> result = script->Run(context).ToLocalChecked();// 输出 result 为：12

实现原理分析：v8 引擎中方法和变量的注入，实际上是借助于 Js 执行上下文 Context 来实现的。首先需要获取这个 Context 上下文和 JS global ，然后将需要注入的方法和变量设置到 global 当中，最后再将 global 与 Context 进行关联，就完成了向引擎注入的操作。这样就可以在 Js 运行环境中，调用我们注入的方法和变量了。

三、JSI、JS、JS Runtime、Native(C++)的关系

Js是运行在 Js Runtime 中的，所谓的方法注入，也就是将所需方法注入到 Js Runtime 中去，JSI则负责具体的注入工作，通过 Js 引擎提供的 API，完成 C++ 方法的注入。上图就是 JS 与 Native(C++) 在 JSI 新架构中实现通信的简易架构。

那么接下来，就让我们继续来了解一下 JSI 是如何实现 JS 与 Native 互调通信的吧。

四、举例说明JSI

接下来我们通过一个实际的例子，来了解下 JSI 是如何实现 JS 与 Native (C++)通信的，首先我们先来看一下 JS 调用 Native(C++)的过程。

1. JS 调用 Native (C++)

步骤如下：

1.1 编写 .java 文件

package com.terrysahaidak.test.jsi;public class TestJSIInstaller {// native 方法public native void installBinding(long javaScriptContextHolder);// stringField 会被 JS 调用private String stringField = "Private field value";static {//注册 .so 动态库System.loadLibrary("test-jsi");}// runTest 会被 JS 调用public static String runTest() {return "Static field value";}}

1.2 编写 .h 文件，实现 .java 中的 native 方法，并在此声明一个 SampleModule 对象，该对象就是 TurboModule的实现。SampleModule 需要继承 JSI 中的 I (即 HostObject 接口，它定义了注入操作的细节以及双边数据的交换的逻辑)，并实现 install 方法以及 get 方法。

#pragma once
#include <jni.h>
#include "../../../../../../node_modules/react-native/ReactCommon/jsi/jsi/jsi.h"using namespace facebook;extern "C" {JNIEXPORT void JNICALLJava_com_terrysahaidak_test_jsi_TestJSIInstaller_installBinding(JNIEnv* env,
jobject thiz, jlong runtimePtr);}// 声明 SampleModule 继承 HostObject，并实现 install 方法
class SampleModule : public jsi::HostObject {public:static void install(jsi::Runtime &runtime,const std::shared_ptr<SampleModule> sampleModule);// 每一个 TurboModule -- SampleModule 中的所有方法和属性，都需要通过声明式注册，在 get 中进行声明jsi::Value get(jsi::Runtime &runtime, const jsi::PropNameID &name) override;private:JNIEnv jniEnv_;};

1.3 编写 C++ 文件，实现 SampleModule 相关逻辑

#include <jsi/jsi.h>
#include <jni.h>
#include "TestJSIInstaller.h"// 虚拟机实例，用来获取 JNIenv 环境
JavaVM *jvm;// class 类实例
static jobject globalObjectRef;// class 类对象
static jclass globalClassRef;// native 方法 installBinding 的具体实现
extern "C" JNIEXPORT void JNICALLJava_com_terrysahaidak_test_jsi_TestJSIInstaller_installBinding(JNIEnv *env, jobject thiz, jlong runtimePtr){// runtimePtr 为 long 类型的值，这里强转成 Runtime类型，也就是 代表的 JS 引擎auto &runtime = *(jsi::Runtime *)runtimePtr;// 通过智能指针 实例化 SampleModuleauto testBinding = std::make_shared<SampleModule>();// 调用 SampleModule 的 install 方法，SampleModule::install(runtime, testBinding);// 获取并存储虚拟机实例 并存储到 &jvmenv->GetJavaVM(&jvm);// 创建一个全局对象的实例引用globalObjectRef = env->NewGlobalRef(thiz);//通过 class 类路径，创建一个 全局类对象引用auto clazz = env->FindClass("com/terrysahaidak/test/jsi/TestJSIInstaller");globalClassRef = (jclass)env->NewGlobalRef(clazz);}// install 方法的具体实现
void SampleModule::install(jsi::Runtime &runtime, const std::shared_ptr<SampleModule> sampleModule){// 定义 TurboModule 名称，也就是 JS 侧调用时使用的名称。auto testModuleName = "NativeSampleModule";// 创建一个 HostObject 实例，即 SampleModule 实例auto object = jsi::Object::createFromHostObject(runtime, sampleModule);// 通过 runtime 中的 global() 方法获取到 JS 世界的 global 对象，// runtime 是 JS 引擎的实例，通过 runtime.global() 获取到 JS 世界的 global 对象，// 进而调用 setProperty() 将 "NativeSampleModule" 注入到 global 中，// 从而完成 "NativeSampleModule" 的导出。runtime.global().setProperty(runtime, testModuleName, std::move(object));
}// TurboModule 的 get 方法，当 JS 侧开始使用 "." 来调用某个方法时，会执行到这里。
jsi::Value SampleModule::get(jsi::Runtime &runtime,const jsi::PropNameID &name){auto methodName = name.utf8(runtime);// 获取 需要调用的成员名称，并进行判断if (methodName == "getStaticField"){// 动态创建 HostFunction 对象return jsi::Function::createFromHostFunction(runtime,name,0,[](jsi::Runtime &runtime,const jsi::Value &thisValue,const jsi::Value *arguments,size_t count) -> jsi::Value {// 这里通过 反射 完成对 Java 侧 方法的调用auto runTest = env->GetStaticMethodID(globalClassRef, "runTest", "()Ljava/lang/String;");auto str = (jstring)env->CallStaticObjectMethod(globalClassRef, runTest);const char *cStr = env->GetStringUTFChars(str, nullptr);return jsi::String::createFromAscii(runtime, cStr);});}if (methodName == "getStringPrivateField"){return jsi::Function::createFromHostFunction(runtime,name,0,[](jsi::Runtime &runtime,const jsi::Value &thisValue,const jsi::Value *arguments,size_t count) -> jsi::Value {auto valId = env->GetFieldID(globalClassRef, "stringField", "Ljava/lang/String;");auto str = (jstring)env->GetObjectField(globalObjectRef, valId);const char *cStr = env->GetStringUTFChars(str, nullptr);return jsi::String::createFromAscii(runtime, cStr);});}return jsi::Value::undefined();
}

1.4 在 JS 中调用注入的方法

<Text style={styles.sectionTitle}>{global.NativeSampleModule.getStaticField()}
</Text><Text style={styles.sectionTitle}>{/* this is from C++ JSI bindings */}{global.NativeSampleModule.getStringPrivateField()}
</Text>

总结分析：TurboModule 需要注册 (注入) 到 JS 引擎才能够被 JS 调用，在执行静态方法 install 方法之后，最终通过 runtime.global() 将其注入到了 JS 引擎当中。JSI HostObject 向 JS 导出的方法并不是预先导出的，而是懒加载及时创建的。从 JSI 进入到 get 函数后，先是通过 methodName 判断之后，动态的创建一个 HostFunction ，作为 get 的返回结果。在 HostFunction 方法中在通过反射的方式，实现对 Java 方法的调用，这样就完成了 JS 通过 JSI 调用 Java 的通信流程。

那么下面我们再来了解一下 Native (C++) 调用 JS 的通信方式。

2. Native (C++)调用 JS

Native调用 JS 主要是通过 JSI 中的 Runtime.global().getPropertyAsFunction(jsiRuntime, "jsMethod").call(jsiRuntime) 方法实现。那么接下来我们就来一起看下整个流程是怎么样的。

实现步骤如下:

2.1 在 JS module 中增加一个将被 Native 调用的 JS 方法 jsMethod()

import React from "react";
import type {Node} from "react";
import {Text, View, Button} from "react-native";
const App: () => Node = () => {// 等待被 Native 调用global.jsMethod = (message) => {alert("hello jsMethod");};const press = () => {setResult(global.multiply(2, 2));};return (<View style={{}}></View>);
};export default App;

2.2 Native 调用 JS 全局方法

runtime.global().getPropertyAsFunction(*runtime, "jsMethod").call(*runtime, "message内容!");

注意内容: 我们需要通过 JSI 中的 getPropertyAsFunction() 来获取 JS 中的方法，但需要注意，getPropertyAsFunction() 获取的是 global 全局变量下的某个属性或方法，因此，我们在 JS 中声明一个需要被 Native 调用的方法的时候，需要显式的指定它的作用域。

五、JSI 与 JSC(不是JavaScriptCore脚本引擎) 对比

相同点：

首先在底层实现上来说，JSI 与 JSC 都是通过向 JS 引擎中注入方法，来实现的 JS 与 Native 通信，同时注入的方法也都是挂载到了 JS global 全局对象上面。

不同点：

旧架构中的 JSC 处理的注入对象是JSON 对象与C++ 对象，内部涉及复杂且频繁的类型转换。且在

JSBridge 这种异步传输的设计中存在三个线程之间的通信：UI线程、Layout线程、JS线程，在典型的列表快速滑动时出现空白页的例子中，效率低下得到明显的体现。

而对于 JSI 来讲，弃用了异步的bridge，传输的数据也不再依赖于 JSON 的数据格式，而是将HostObject 接口作为了双边通信的协议，实现了双边同步通信下的高效信息传输。

另外编写 NativeModule 的方式与旧架构中相比发生了改变，除了功能之外的逻辑，需要在一个 C++ 类中来完成。因此，一个 TurboModule 的实现分为两部分: C++ & Java (OC)。

一句话概括 JSI 提效的本质： JSI 实现了通信桥 Bridge 的自定义，并通过 HostObjec 接口协议的方式取代了旧架构中基于异步 bridge 的JSON数据结构，从而实现了同步通信，并且避免了 JSON 序列化与反序列化的繁琐操作，大大提升了 JS 与 Native 的通信效率。

六、对 RN global 对象的分析

1. RN 中的 global 与 JS 引擎中的 global 的关系

在 JS 引擎中操作的全局对象 global 是挂在到 JS 执行上下文环境 Context 上的。

该 global 对象与 RN 里使用的 global 是同一个 global 对象，HouseRN只是扩展了 global 的声明，下面我们通过一个例子来讲解一下:

在RN的开发中，我们调用一个NativeModule是这样调用的：

import { NativeModules } from "react-native";//调用获取数据NativeModules.BrokerData.user()

但是通过 NativeModules.js 的源码可以知道，也可以通过 global 来对NativeModules 进行调用，当然RN官网已经帮我们封装好了调用的方式，这里我们只是为了验证一下 global 这个全局对象的作用域，下面我们首先看一下 NativeModules.js 源码实现：

let NativeModules : {[moduleName: string]: Object} = {};
if (global.nativeModuleProxy) {NativeModules = global.nativeModuleProxy;
} else {const bridgeConfig = global.__fbBatchedBridgeConfig;invariant(bridgeConfig, '__fbBatchedBridgeConfig is not set, cannot invoke native modules');
(bridgeConfig.remoteModuleConfig || []).forEach((config: ModuleConfig, moduleID: number) => {// Initially this config will only contain the module name when running in JSC. The actual// configuration of the module will be lazily loaded.const info = genModule(config, moduleID);if (!info) {return;}if (info.module) {NativeModules[info.name] = info.module;}// If there's no module config, define a lazy getterelse {defineLazyObjectProperty(NativeModules, info.name, {get: () => loadModule(info.name, moduleID)});}});
}

阅读上面的源码可以知道，理论上我们也可以通过 global 来获取一个 NativeModule ，我们先来看一下，在调试模式下 global 中的内容，可以看到所有已注册的 NativeModule 都在里面。

那么我们可以通过 global 这样来获取一个已注册的 NativeModule:

// 索引 24 代表 BrokerData 的所在位置，索引 1 代表返回的数据体。// 这种调用方式 与上面的调用方式是等价的global.__fbBatchedBridgeConfig.remoteModuleConfig[24][1]

回过头来，我们看一下 __fbBatchedBridgeConfig 变量是在哪里被赋值的，来看下 C++ 侧的实现：

void ProxyExecutor::initializeRuntime() {// .......{SystraceSection t("setGlobalVariable");setGlobalVariable("__fbBatchedBridgeConfig",std::make_unique<JSBigStdString>(folly::toJson(config)));}
}

void JSCExecutor::setGlobalVariable(std::string propName, std::unique_ptr<const JSBigString> jsonValue) {// ....auto valueToInject = Value::fromJSON(m_context, jsStringFromBigString(m_context, *jsonValue));Object::getGlobalObject(m_context).setProperty(propName.c_str(), valueToInject);
}

由代码可知，最终是通过 JS 引擎的

Object : : getGlobalObject(context).setProperty("propertyName", value) 方法，将 "__fbBatchedBridgeConfig" 注入到了 global 全局变量当中。其中 Object : : getGlobalObject(context) 是 JSC 脚本引擎提供的 API (与 V8 引擎提供的类似)，用于获取一个 JSGlobalObject (即 JS的 global 全局对象)。

2. RN 工程中的 global、window、globalThis 的关系

首先我们来引用一个官方一点的说法：

听上去大家有什么感受呢，懂了而又模糊对吧。那么我们通过具体的例子感受一下：

global.window.alert("11111")  // 调用成功
global.alert(222)             // 调用成功
window.alert(333)             // 调用成功
alert(444) // 调用成功
globalThis.window.alert(555); // 调用成功
globalThis.alert(666)         // 调用成功
alert(global.globalThis)      // 调用成功
global.setTimeout(() =>{      // 调用成功console.log("aaaaaaa")
}, 1000);
window.setTimeout(() =>{      // 调用成功console.log("bbbbbbb")
}, 1000);
window.global.alert(999)      // 失败 (undefined)global.window.a = 122;
alert(a);                     // 调用成功
alert("hhh " + window.a)      // 调用成功
alert("xx " + global.a)       // 调用成功

RN中的 global 是一个顶级全局对象，window、globalThis 以及常用的 API 包括：alert()、setTimeout、setInterval 等都挂在了 global 这个全局对象下面。而像 alert()、setTimeout、setInterval()、console、JSON 等这些顶层API，也可以无需倒入并直接调用，其原因则是在 RN core 包中通过 declare 做了相应类型的声明。

3. 聊聊 setTimeout 的实现

在 RN 中，像 setTimeout 这样的顶层函数是如何实现的呢？这里我们先给出答案，再来进行分析。其实 setTimeout 这种顶层函数，并不是由 JS 来实现的，而是由 Native 来实现，并借助 JS 引擎中的 polyfill 方式从外部注入到 JS 执行环境当中。接下来我们简单看一下源码实现：

首先我们通过 RN 源码，找到 setupTimer.js 文件，核心代码如下:

'use strict';
const {polyfillGlobal} = require('../Utilities/PolyfillFunctions');
const {isNativeFunction} = require('../Utilities/FeatureDetection');
//...........
if (global.RN$Bridgeless !== true) {const defineLazyTimer = (name:| $TEMPORARY$string<'cancelAnimationFrame'>| $TEMPORARY$string<'cancelIdleCallback'>| $TEMPORARY$string<'clearInterval'>| $TEMPORARY$string<'clearTimeout'>| $TEMPORARY$string<'requestAnimationFrame'>| $TEMPORARY$string<'requestIdleCallback'>| $TEMPORARY$string<'setInterval'>| $TEMPORARY$string<'setTimeout'>,) => {polyfillGlobal(name, () => require('./Timers/JSTimers')[name]);};// 定义 'setTimeout'defineLazyTimer('setTimeout');defineLazyTimer('clearTimeout');defineLazyTimer('setInterval');defineLazyTimer('clearInterval');defineLazyTimer('requestAnimationFrame');defineLazyTimer('cancelAnimationFrame');defineLazyTimer('requestIdleCallback');defineLazyTimer('cancelIdleCallback');
}

代码中我们可以找到定义 setTimeout 的地方：defineLazyTimer('setTimeout')，继而调用了 polyfillGlobal()，它就是向 global 上注入成员的一个操作，同时我们看到与之对应的具体实现则交给了 JSTimers.js ,我们跟进去看一下代码

/*** JS implementation of timer functions. Must be completely driven by an* external clock signal, all that's stored here is timerID, timer type, and* callback.*/
const JSTimers = {/*** @param {function} func Callback to be invoked after `duration` ms.* @param {number} duration Number of milliseconds.*/setTimeout: function(func: Function, duration: number, ...args?: any): number {const id = _allocateCallback(() => func.apply(undefined, args),'setTimeout');RCTTiming.createTimer(id, duration || 0, Date.now(),/* recurring */ false);return id;},//...........clearTimeout: function(timerID: number) {_freeCallback(timerID);},//...........
};
module.exports = JSTimers;

由源码可知，最终调用的是 RCTTiming 的 createTimer()，而 Timing 则是 Nativemodules 中获取的一个 NativeModule，也就是 Timing 是由 Native 来实现的。因此也就是说 setTimeout 是由Native实现的，并通过 polyfill 的方式注入到 global 全局对象中，至于为什么像 setTimeout 这样挂在 global 下的全局变量为什么可以直接使用，这个其实是 RN 对其进行了 declare 声明：

具体是在哪里执行的 global.setTimeout 呢？看下面的文件：

好了，详细的实现流程我们在这里就不深究了，感兴趣的同学下来可以跟着源码更深入的研究一下。

源码地址: react-native/setUpTimers.js at 8bd3edec88148d0ab1f225d2119435681fbbba33 · facebook/react-native