分类: 嵌入式
2011-09-29 09:47:35
一、WebKit简介
WebKit
是一个开源的浏览器网页排版引擎,包含WebCore排版引擎和JSCore引擎。WebCore和JSCore引擎来自于KDE项目的KHTML和
KJS开源项目。Android平台的Web引擎框架采用了WebKit项目中的WebCore和JSCore部分,上层由Java语言封装,并且作为
API提供给Android应用开发者,而底层使用WebKit核心库(WebCore和JSCore)进行网页排版。
二、WebKit目录结构
Android平台的WebKit模块分成Java和WebKit库两个部分,其目录结构如下表所示:
Webkit 某块目录结构 |
Java层(根目录device\java\android\android\webkit) |
BrowserFrame.java | BrowserFrame对象是对WebCore库中的Frame对象的java层封装,用于创建WebCore中定义的Frame,以及为该Frame对象提供Java层回调方法。 |
ByteArrayBuilder.java | ByteArrayBuilder辅助对象,用于byte块链表的处理。 |
CacheLoader.java | URL Cache载入器对象,该对象实现SteadLoader抽象基类,用于通过CacheResult对象载入内容数据。 |
CacheManager.java | Cache管理对象,用于java层cache对象管理。 |
CacheSyncManger.java | Cache同步管理对象,负责同步RAM和FLASH之间的浏览器Cache数据。实际的物理数据操作在WebSyncManager对象中完成。 |
CallbackProxy.java | 该对象用于处理WebCore与UI线程消息代理类。当有Web事件产生时WebCore线程会调用该回调代理类,代理类通过消息方式通知UI线程,并且调用设置的客户对象的回调函数。 |
CellList.java | CellList定义图片集合中的Cell,管理Cell图片的绘制,状态改变以及索引。 |
CookieManager.java | 根据RFC2109规范,管理cookies. |
DataLoader.java | 数据载入器对象,用于载入网页数据。 |
DataSorter.java | 尚未使用。 |
DownloadListener.java | 下载侦听器接口。 |
DownloadManagerCore.java | 下载管理器对象,管理下载列表。该对象运行于WebKit的线程中,通过CallbackProxy对象与UI线程交互。 |
FileLoader.java | 文件载入器,用于将文件载入到Frame中。 |
FrameLoader.java | Frame载入器,用于载入网页Frame数据。 |
HttpAuthHandler.java | Http认证处理对象,该对象会作为参数传递给BrowserCallback.displayHttpAuthDialog方法,与用户交互。 |
HttpDataTime.java | 该对象是处理HTTP日期的辅助对象。 |
JsConfirmResult.java | Js确认请求对象。 |
JsPromptResult.java | Js结果提示对象,用于向用户提示Javascript运行结果。 |
JsResult.java | Js结果对象,用于用户交互。 |
JWebCoreJavaBridge.java | 用Java与WebCore库中的Timer和Cookies对象交互的桥接代码。 |
LoaderListener.java | 载入侦听器,用于处理载入器侦听消息。 |
NetWork.java | 该对象封装网络连接逻辑,为调用者提供更高级的网络连接接口。 |
PanZoom.java | 用于处理图片缩放、移动等操作。 |
PanZoomCellList.java | 用于保存、缩放图片的Cell。 |
PerfChecker.java | 用于效率测试的功能对象???? |
SslErrorHandler.java | 用于处理SSL错误消息。 |
StreamLoader.java | StreamLoader抽象类是所有内容载入器对象的基类。该类是通过消息方式控制的状态机,用于将数据载入到Frame中。 |
TextDialog.java | 用于处理html中文本区域叠加情况,可以使用标准的文本编辑而定义的特殊的EditText控件。 |
URLUtil.java | URL处理功能函数,用于编码、解码URL字符串,以及提供附加的URL类型分析功能。 |
WebBackForwardList.java | 该对象包含WebView对象中显示的历史数据。 |
WebBackForwardListClient.java | 浏览历史处理的客户接口类,所有需要接收浏览历史改变的类都需要实现该接口。 |
WebChromeClient.java | Chrome客户基类,Chrome客户对象在浏览器文档标题、进度条、图标改变时会得到通知。 |
WebHistoryItem.java | 该对象用于保存一条网页历史数据。 |
WebIconDataBase.java | 图标数据库管理对象,所有的WebView均请求相同的图标数据库对象。 |
WebSettings.java | WebView的管理设置数据,该对象数据是通过JNI接口从底层获取。 |
WebSyncManager.java | 数据同步对象,用于RAM数据和Flash数据的同步。 |
WebView.java | Web视图对象,用于基本的网页数据载入、显示等UI操作。 |
WebViewClient.java | Web视图客户对象,在Web视图中有事件产生时,该对象可以获得通知。 |
WebViewCore.java | 该对象对WebCore库进行了封装,将UI线程中的数据请求发送给WebCore处理,并且通过CallbackProxy的方式,通过消息通知UI线程数据处理结果。 |
WebViewDatabase.java | 该对象使用SQLiteDatabase为WebCore模块提供数据存取操作。 |
三、WebKit模块框架
Android平台的Webkit有java层和webkit库两部分组成,java层负责与android应用层进行通信,而webkit类库负责实际的网页排版处理。Java层和C库之间通过JNI和Bridge相互调用,如下图所示:
3.1 java层框架
3.1.1 主要类关系
WebKit模块的java层一共由41个文件组成,其中主要的类关系如下图所示:
1. WebView
WebView类是WebKit模块Java层的视图类,所有需要使用Web浏览器功能的Android都需要创建该视类对象显示和处理请求的网络资源。 目前WebKit模块支持HTTP、HTTPS、FTP以及javascript请求。WebView作为应用程序的UI接口,为用户提供一系列的网页浏 览、用户交互接口,客户程序通过这些接口访问WebKit核心代码。
2. WebViewDatabase
WebViewDatabase是WebKit模块针对SQLiteDatabase对象的封装,用于存储和获取运行时浏览器保存的缓冲数据、历史访问数 据、浏览器配置数据等。该对象是个单实例对象,通过getInstance方法获取WebViewDatabase的实例。 WebViewDatabase是WebKit模块中的内部对象,仅供WebKit框架内部使用。
3. WebViewCore
WebViewCore类是java层和C层WebKit核心库的交互类,客户程序调用WebView的网页浏览相关操作会转发给 BrowserFrame对象。当WebKit核心库完成实际的数据分析和处理后会回调WebViewCore中定义的一系列JNI接口,这些接口会通过 CallbackProxy将相关事件通知相应的UI对象。
4. CallbackProxy
CallbackProxy是一个代理类,用于UI线程和WebCore线程交互。该类定义了一系列与用户相关的通知方法,当WebCore完成相应的数 据处理,则会调用CallbackProxy类中对应的方法,这些方法通过消息方式间接调用相应的处理对象的处理方法。详细的处理流程在下文中会具体分 析。
5. BrowserFrame
BrowserFrame类负责URL资源的载入、访问历史的维护、数据缓存等操作,该类通过JNI接口直接与WebKit的C库交互。
6. JWebCoreJavaBridge
该类为java层Webkit代码提供与C层WebKit核心部分的Timer和Cookies操作相关的方法。
7. DownloadManagerCore
下载管理核心类,该类负责管理网络资源下载,所有Web下载操作均由该类统一管理。该类实例运行在WebKit线程当中,与UI线程的交互是通过调用CallbackProxy对象中相应的方法完成。
8. WebSettings
WEB浏览器通过该对象访问相关的用户配置信息。
9. DownloadListener
下载侦听接口,如果用户代码实现该接口,则在下载开始、失败、挂起、完成等情况下,DownloadManagerCore对象会调用客户代码中实现的DownloadListener方法。
10. WebBackForwardList
WebBackForwardList 对象维护用户访问历史记录,该类为客户程序提供操作访问浏览器历史数据的相关方法。
11. WebViewClient
WebViewClient类定义了一系列事件方法,如果android应用程序设置了WebVieClient派生对象,则在网页载入、资源载入、页面访问错误等情况发生时,该派生对象的相应方法会被调用。
12. WebBackForwardListClient
WebBackForwardListClient对象定义了对访问历史操作时可能产生的事件接口,当用户实现该接口,则在操作访问历史时(访问历史移除、访问历史 清空等)用户会得到通知。
13. WebChromeClient
WebChromeClient类定义了与浏览器窗口修饰相关的事件。例如接收到Title、接收到Icon、进度变化时,WebChromeClient的相应方法会被调用。
3.1.2 主要类的设计
3.1.2.1 数据载入器的设计
WebKit模块的java部分框架中使用数据载入器来加载相应类型的数据,目前有CacheLoader、DataLoader以及 FileLoader三类载入器,他们分别用于缓存数据、内存数据、和文件数据的载入操作。java层(WebKit模块)所有的载入器都从 StreamLoader继承(其父类为Handler),由于SteamLoader 类的基类为Handler类,因此在构建载入器时,会开启一个事件处理线程,该线程负责实际的数据载入操作,而请求线程通过消息的方式驱动数据的载入。下 图是数据载入器相关类的类图结构:
StreamLoader类定义了4个不同的消息:
MSG_STATUS、MSG_HEADERS、MSG_DATA、MSG_END
分别表示发送状态信息、发送消息头消息、发送数据消息以及数据发送完毕消息。该类提供了2个抽象保护方法以及一个公有方 法:setupStreamAndSendStatus 保护方法主要是用于构建与通信协议相关的数据流,以及向LoadListener发送状态。 buildHeaders方法是向子类提供构造特定协议消息头功能。所有载入器只有一个公有方法(load),因此当需要载入数据时,调用该方法即可。与 数据载入流程相关的类还有LoaderListener以及BrowserFrame,当数据载入事件发生时,WebKit的C库会更新载入进度,并且会 通知BrwoserFrame,BrowserFrame接收到进度条变更事件后通过CallbackProxy对象,通知View类进度条数据变更。下 买你以DataLoader类为例子,说明数据载入以及与UI交互过程(转载者注:下图看不清,等我搞清楚这个流程之后我再画一个换上。):
上图中绿色部分是BrowserFrame处理进度变更事件时,调用CallbackProxy对象通知视图变更状态的操作,在这里省略。图中灰色部分表示C层代码,而白色部分表示Java层代码。
3.2 C层框架
3.2.1 C类与Java类的关系
1. BrowserFrame
与BrowserFrame Java类相对应的C++类为FrameBridge,该类对Dalvik虚拟机回调BrowserFrame类中定义的本地方法进行了封装。与BrowserFrame中回调函数(java层)相对应的C层结构定义如下:
ChromeClientAndroid | 该类主要处理WebCore中与Frame装饰相关的操作。例如设置状态栏、滚动条、 Javascript脚本提示框等。当浏览器中有关事件产生时,ChromeClientAndroid类的相应方法会被调用,该类会将相关的UI事件通 过Bridge传递给Java层,由Java层负责绘制以及用户交互方面的处理。 |
EditorClientAndroid | 该类负责处理页面中文本相关的处理,比如文本输入、取消、输入法数据处理、文本粘贴、文本编辑等操作。不过目前该类只对按键相关的事件进行了处理,其他操作均未支持。 |
ContextMenuClient | 该类提供页面相关的功能菜单。比如图片拷贝、朗读、查找等功能。但是,目前项目中未实现具体功能。 |
DragClient | 该类定义了与页面拖拽相关的处理,但是目前该类没有实现具体功能。 |
FrameLoaderClientAndroid | 该类提供与Frame加载相关的操作,当用户请求加载一个页面时,WebCore分析完网页数据后,会通过该类调用Java层的回调方法,通知UI相关的组件处理。 |
InspectorClientAndroid | 该类提供与窗口相关的操作,比如窗口显示、关闭窗口、附加窗口等。不过目前该类的各个方法均为空实现。 |
Page | 该类提供与页面相关的操作,比如网页页面的前进、后退等操作。 |
FrameBridge | 该类对Frame相关的Java层方法进行了封装,当有Frame事件产生时,WebCore通过FrameBridge回调Java的回调函数,完成用户交互过程。 |
AssetManager | 该类为浏览器提供本地资源访问功能。 |
RenderSkinAndroid | 该类与控件绘制相关,所有的绘制控件类都需要从该类派生,目前WebKit模块中有Button、Combo、Radio三类控件。 |
以上几个类会在Java层请求创建WebFrame的时候被建立,他们的关系如下图所示:
上图中标注为深绿色的FrameAndroid是浏览器Frame,一个BrowserFrame对象对应着一个FrameAndroid对象。而 其他8个标注为淡绿色的类,是与该Frame显示、布局等相关的类。WebKit模块中所有WebCore核心代码与用户交互的操作使用 FrameAndroid对象中的Briedge处理(回调相应的Java方法)。
四、基本操作分析
4.1 WebKit模块初始化
Android SDK中提供了WebView类,该类为客户提供客户化浏览显示的功能,如果客户需要加入浏览器支持,可将该类的实例或者派生类的实例作为视图,调用 Activity类的SetContentView显示给用户。当客户代码中第一次生成WebView对象时,会初始化WebKit库(包括Java层和 C层两个部分),之后用户可以操作WebView对象完成网络或者本地资源的访问。
WebView对象的生成主要涉及3个类CallbackProxy、WebViewCore以及WebViewDatabase。其中 CallbackProxy对象为WebKit模块中UI线程和WebKit类库提供交互功能,WebViewCore是WebKit的核心层,负责与C 层交互以及WebKit模块C层类库初始化,而WebViewDatabase为WebKit模块运行时缓存、数据存储提供支持。WebKit模块初始化 流程如下:
WebView
如上所述,第一步调用System.loadLIbrary方法载入webcore相关类库,该过程由Dalvik虚拟机完成,它会动态从链接库目录中寻 找libWebCore.so类库,载入内存中,并且调用WebKit初始化模块的JNI_OnLoad方法。WebKit模块的JNI_OnLoad方 法中完成如下初始化操作:
a) 初始化framebridge[register_android_webcore_framebridge]
初始化gFrameAndroidField静态变量,以及注册BrowserFrame类中的本地方法表。
b) 初始化javabridge[register_android_webcore_javabridge]
初始化gJavaBridge.mObject对象,以及注册JWebCoreJavaBridge类中的本地方法
c) 初始化资源loader[register_android_webcore_resource_loader]
初始化gResourceLoader静态变量,以及注册LoadListener类的本地方法
d) 初始化webviewcore[register_android_webkit_webviewcore]
初始化gWebCoreViewImplField静态变量,以及注册WebViewCore类的本地方法
e) 初始化webhistory[register_android_webkit_webhistory]
初始化gWebHistoryItem结构,以及注册WebBackForwardList和WebHistoryItem类的本地方法
f) 初始化webicondatabase[register_android_webkit_webicondatabase]
注册WebIconDatabase类的本地方法
g) 初始化websettings[register_android_webkit_websettings]
初始化gFieldIds静态变量,以及注册WebSettings类的本地方法
h) 初始化webview[register_android_webkit_webview]
初始化gWebViewNativeField静态变量,以及注册WebView类的本地方法
第二步是WebCoreThread初始化,该初始化只在第一次创建WebViewCore对象时完成,当用户代码第一次生成WebView对象,会在初 始化WebViewCore类时创建WebCoreThread线程,该线程负责处理WebCore初始化事件。此时WebViewCore构造函数会被 阻塞,直到一个WebView初始化请求完毕时,会在WebCoreThread线程中唤醒。
第三步创建EventStub对象,该对象处理WebView类的事件,当WebCore初始化完成后会向WebView对象发送事件,WebView类的EventStub对象处理该事件,并且完成后续初始化工作。
第四步获取WebIconDatabase对象实例。
第五步向WebViewCore发送INITIALIZE事件,并且将this指针作为消息内容传递。WebView类主要负责处理UI相关的事件,而 WebViewCore主要负责与WebCore库交互。在运行时期,UI线程和WebCore数据处理线程是运行在两个独立的线程当中。 WebCoreThread线程接收到INITIALIZE线程后,会调用消息对象参数的initialize方法,而后唤醒阻塞的 WebViewCore Java线程(该线程在WebViewCore的构造函数中被阻塞)。不同的WebView对象实例有不同的WebViewCore对象实例,因此通过消 息的方式可以使得UI线程和WebViewCore线程解耦合。WebCoreThread的事件处理函数,处理INITIALIZE消息时,调用的是不 同WebView中WebViewCore实例的initialize方法。WebViewCore类中的initialize方法中会创建 BrowserFrame对象(该对象管理整个WEB窗体,以frame相关事件),并且向WebView对象发送 WEBCORE_INITIALIZED_MSG_ID消息。WebView消息处理函数,会根据消息参数1初始化指定的WebViewCore对象,并 且更新WebViewCore的Frame缓冲。
初始化过程的序列图如下图所示:
初始化完成后Java层和C层类图关系如下图所示:
上图中淡绿色的类表示Java层,而灰色类表示C层。
4.2 数据载入
4.2.1 载入网路数据
客户代码中可以使用WebView类的loadUrl方法,请求访问指定的URL网页数据。WebView对象中保存着WebViewCore的引用,由 于WebView属于UI线程,而WebViewCore属于后台线程,因此WebView对象的loadUrl被调用时,会通过消息的方式将URL信息 传递给WebViewCore对象,该对象会调用成员变量mBrowserFrame的loadUrl方法,进而调用WebKit库完成数据的载入。其调 用函数序列如下所示:
网络数据的载入分别由Java层和C层共同完成,Java层完成用户交互、资源下载等操作,而C层主要完成数据分析(建立DOM树、分析页面元素等)操 作。由于UI线程和WebCore线程运行在不同的两个线程中,因此当用户请求访问网络资源时,通过消息的方式向WebViewCore对象发送载入资源 请求。在Java层的WebKit模块中,所有与资源载入相关的操作都是由BrowserFrame类中对应的方法完成,这些方法是本地方法,会直接调用 WebCore库的C层函数完成数据载入请求,以及资源分析等操作。如上图所示,C层的FrameLoader类是浏览框架的资源载入器,该类负责检查访 问策略以及向Java层发送下载资源请求等功能。在FrameLoader中,当用户请求网络资源时,经过一系列的策略检查后会调用 FrameBridge的startLoadingResource方法,该方法会回调BrowserFrame(Java)类的 startLoadingResource方法,完成网络数据的下载,而后BrowserFrame(Java)类的 startLoadingResource方法会返回一个LoadListener的对象,FrameLoader会删除原有的FrameLoader对 象,将LoadListener对象封装成ResourceLoadHandler对象,并且将其设置为新的FrameLoader。到此完成了一次资源 访问请求,接下来的任务即是WebCore库会根据资源数据进行分析和构建DOM,以及相关的数据结构。
4.2.2 载入本地数据
本地数据是以data://开头的URL表示,载入过程和网络数据一样,只不过在执行FrameLoader类的executeLoad方法时,会 根据URL的SCHEME类型区分,调用DataLoader的requestUrl方法(参看3.1.2.1节对载入器的分析),而不是调用 handleHTTPLoad建立实际的网络通信连接。
4.2.3 载入文件数据
文件数据是以file://开头的URL,载入的基本流程与网络数据载入流程基本一致,不同的是在运行FrameLoader类的 executeLoad方法时,根据SCHEME类型,调用FileLoader的requestUrl方法,完成数据加载(参看3.1.2.1节对载入 器的分析)。
4.3 刷新绘制
当用户拖动滚动条、有窗口遮盖、或者有页面事件触发都会向WebViewCore(Java层)对象发送背景重绘消息,该消息会引起网页数据的绘制操作。 WebKit的数据绘制可能出于效率上的考虑,没有通过Java层,而是直接在C层使用SGL库完成。与Java层图形绘制相关的Java对象有如下几 个:
1. Picture类
该类对SGL封装,其中变量mNativePicture实际上是保存着SkPicture对象的指针。WebViewCore中定义了两个Picture对象,当作双缓冲处理,在调用webKitDraw方法时,会交换两个缓冲区,加速刷新速度。
2. WebView类
该类接受用户交互相关的操作,当有滚屏、窗口遮盖、用户点击页面按钮等相关操作时,WebView对象会与之相关的WebViewCore 对象发送VIEW_SIZE_CHANGED消息。当WebViewCore对象接收到该消息后,将构建时建立的mContentPictureB刷新到 屏幕上,然后将mContentPictureA与之交换。
3. WebViewCore类
该类封装了WebKit C层代码,为视图类提供对WebKit的操作接口,所有对WebKit库的用户请求均由该类处理,并且该类还为视图类提供了两个Picture对象,用于图形数据刷新。
下面以Web页面被鼠标拖拽的情况为例子,分析网页数据刷新过程。
当用户使用手指点击触摸屏,并且移动手指,则会引发touch事件的产生,Android平台会将touch事件传递给最前端的视图相应 (dispatchTouchEvent方法处理)。在WebView类中定义了5种touch模式,在手指拖动Web页面的情况下,会触发 mMotionDragMode,并且会调用View类的scrollBy方法,触发滚屏事件以及使视图无效(重绘,会调用View的onDraw方 法)。WebView视图中的滚屏事件由onScrollChanged方法响应,该方法向WebViewCore对象发送 SET_VISIBLE_RECT事件。
WebViewCore对象接收到SET_VISIBLE_RECT事件后,将消息参数中保存的新视图的矩形区域大小传递给 nativeSetVisibleRect方法,通知WebCoreViewImpl对象(C层)视图矩形变更 (WebCoreViewImpl::setVisibleRect方法)。在setVisibleRect方法中,会通过虚拟机调用 WebViewCore的contentInvalidate方法,该方法会引发webkitDraw方法的调用(通过WEBKIT_DRAW消息)。在 webkitDraw方法里,首先会将mContentPictureB对象传递给本地方法nativeDraw绘制,而后将 mContentPictureB的内容与mContentPictureA的内容对调。在这里mContentPictureA 缓冲区是供给WebViewCore的draw方法使用,如果用户选择某个控件,绘制焦点框时候WebViewCore对象的draw方法会调用,绘制的 内容保存在mContentPictureA中,之后会通过Canvas对象(Java层)的drawPicture方法将其绘制到屏幕上,而 mContentPictureB缓冲区是用于built操作的,nativeDraw方法中首先会将传递的mContentPictureB对象数据重 置,而后在重新构建的mContentPictureB画布上,将层上相关的元素绘制到该画布上。上面提到,之后会将mContentPictureB和 mContentPictureA的内容对调,这样一次重绘事件产生时(会调用WebView.onDraw方法)会将mContentPictureA 的数据使用Canvas类的drawPicture绘制到屏幕上。当webkitDraw方法将mContentPictureA与 mContentPictureB指针对调后,会向WebView对象发送NEW_PICTURE_MSG_ID消息,该消息会引发 WebViewCore的VIEW_SIZE_CHANGED消息的产生,并且会使当前视图无效产生重绘事件(invalidate()),引发 onDraw方法的调用,完成一次网页数据的绘制过程。
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