抖音平台多产物代码隔离技术的实践与探索

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前言介绍

在软件架构领域，框架的功能类似于基础设施服务，是为实现某个业界标准而形成的组件规范。简单理解，框架就是制定一套规范或者规则，开发同学在该规范或者规则下工作。本文通过剖析框架实体 ServiceKit/Adapter ，来窥探其底层结构和架构设计。

背景描述

随着抖音业务的发展，为保障整体工程演进和迭代计划的高效运行，体系化建设已加速提上日程，Codebase（可通称为产物）融合是其中项目之一。该项目主要为开发同学提供底层复用能力、增强研发团队效能，致力于帮助开发同学轻松高效地研发、管理代码。

• 研发效率：需要支持不同宏变量进行 lint ，有重复 lint ，单个组件很难区分项目控制二进制发版频率，二进制需要频繁更新，宏会导致很多混编二进制，影响编译效率，如果以单个文件作为编译缓存单元，宏隔离也会降低编译缓存命中率。
• 可扩展性：扩展性差，缺乏动态能力和插件能力，添加新功能和修改原有功能会导致类实现的代码急剧膨胀。
• 圈复杂度：宏隔离的代码分散，修改和重构成本高。
• 组件粒度：无法支持项目间差异业务独立成组件，背离高内聚、低耦合原则。

我们的目标愿景是要做一套符合抖音工程架构体系，具备高效、通用、便捷能力的框架规范，让开发同学在标准规则下进行编码工作。

架构设计

启蒙图纸

启蒙设计是着手做事之前的抽象意识，如下图，在多个产物的研发环境下，将共同代码能高效的复用，差异性代码优雅的隔离开。

为了帮助新同学快速入手架构框架，笔者在做此框架 Swift 建设的过程中，基于近段时间经历的几个项目经验，总结出了一套系统性的脑图，下面和大家分享下框架系统化的全景。

框架全景思维

内容较多，但是全景思维还是想要在这里提一下，说不定在哪个阶段上给你灵感；建议从树的根节点出发，选择性的去了解它；如想大致了解，只用进入到 3 层左右，如想深入了解，请走到叶子节点（为了不影响阅读体验，更加细节的节点已经被裁剪掉）。

设计思想

适配器模式

在设计模式中， 适配器模式 （adapter pattern）有时候也称包装样式或者包装。将一个类的接口转接成用户所期待的。一个适配使得因接口不兼容而不能在一起工作的类能在一起工作，做法是将类自己的接口包裹在一个已存在的类中。

—— 维基 百科 适配器模式

注册与发现

服务注册 - 服务发现思想

• 服务演进

下面三个图简单描述了 web 服务时代从传统服务到微服务时代的历程（传统服务 -> 并发服务 -> 分布式微服务），大家感兴趣可以了解下，这里不过多介绍。

• 微服务

微服务是一种以业务功能为主的服务设计概念，每一个服务都具有自主运行的业务功能，对外开放不受语言限制的 API ，应用程序则是由一个或多个微服务组成。

—— 维基百科，微服务

简单了解微服务后，以服务角度来看，多个 Target 产物根据各业务模块可划分为多个 Adapter 服务，搭配绑定多个适配器协议，这样能达成一对多效果。

服务注册

• 服务注册：是将提供某个服务的模块信息注册到一个公共的组件上去。（如下示例代码更加容易理解）

 //服务注册ServiceKit.register(AModuleServer);

服务发现

• 服务发现：是指使用一个注册中心来记录分布式系统中的全部服务的信息，以便其他服务能够快速的找到这些已注册的服务；不管是服务新增和服务删减都能实现自动发现。（如下示例代码更加容易理解）

 //服务发现ServiceKit.get(AModuleServer); 

进阶图纸

• 蓝色框 ：抖音 Target

• 黑色框 ：抖音极速版 Target
• aXXXDOUYINAdapter ：是 XXXDOUYINAdapterImpl 的服务实例。
• XXXDOUYINAdapterImpl ：是订阅者，发布者是持有 XXXDOUYINAdapterImpl 实例 XXXDOUYINAdapter 的主类。
• < >XXXDOUYINAdapter ：面向协议编程，抽象 Protocol 接口，抽离各自差异性、公共性代码的接口。

上图再一步概括了整个项目背景（抖音、抖音极速版的两套代码，有重复也有差异，如何将重复的代码继续共用，并且将差异性的代码隔离到各自的Target产物中，不再耦合）、我们要做的过程（通过适配器模式来做任务调度，面向协议编程，抽离共用、差异性的代码为接口形式，在各自Target中，实现各自的协议Impl），以及达成的结果（通过便利性脚手架、辅助工具能让使用者低成本学习和理解，容易上手操作）。

关系图纸

工程视角

从抖音现有工程架构视角，了解设计。

流程实战

接下来我们进行下流程性实战演练。

技术细节

上述了解设计性图纸之后，我们深入浅出的剖析内部技术细节。

编译插拔

常规思路下，注册会放到 App 启动阶段，但这样做容易拖缓 App 的启动速度。要想做到在最早的时机注册但又不影响启动速度，需要基于编译器特性：__attribute__((section("name"))) 实现，通过 attribute 指令，编译时期写在 .data 段，然后在运行时期读出来。下图介绍编译注解的简单流程。

__attribute((used, section(_DY_SEGMENT "," _DY_MSG_ASSOCIATE_SUBSCRIBER_SECTION ))) static _dy_message_pair _DY_MSG_UNIQUE_VAR = \{\&_DY_MSG_ASSOCIATE_PROTOCOL_METHOD(INDEX),\&_DY_MSG_ASSOCIATE_LOGIC_METHOD,\};

利用上述编译注解的能力，搭配协议反射，就能达到在使用的时候，get 协议进而读取到存储在 .data 段中的内存地址来加载，这个能力也称为懒加载。

支持切面

核心思路如下（伪代码），在注册阶段暴露出代码块模型，可以在块中做类似 AB 的逻辑切面。

isABTest = YES;Register {    if (isABTest) {    return <ObjectABProtocol>ObjectA.new;    } else {    return <ObjectABProtocol>ObjectB.new;      }}

循环引用

为了防止 subscriber 与 publisher 在 block 使用 或者 主类与适配器的关联 情况下导致循环引用，适配器底层运用了 NSProxy 来实现。如以下的 case 无需关心内存不释放问题。

• 场景例一

 @implementation DYAudioViewForDOUYINRegisterAdapters(DYFeedInteractionControllerPrivateProtocol,DYFeedContaineAudioAdapter) {  if (GET_AB_TEST_CASE(enableAutoPlay)) {    return nil;  } else {    return [[DYAudioViewForDOUYIN alloc] init];  }}- (void)stopAudio:(BOOL)immediate{  [[self weakTarget] refresh:^{    [[self weakTarget] refresh];    [self stop];  }];}- (void)stop{    //do something    ....}@end

• 场景例二

 @implementation DYFeedContainerGetAdapters(DYFeedContaineAudioAdapter,DYFeedContaineVideoAdapter, DYFeedModuleConfig)- (void)stopPlay{  id <DYFeedContaineVideoAdapter> adapter = [self DYFeedContaineVideoAdapter];  [[self DYFeedContaineVideoAdapter] stopVideo:^{    [adapter refreshView];  }];     self.myBlock = ^(){    [adapter refreshView];  };}@end

绑定关联

• 强关联：将各适配器强绑定关联在主类上，这样能实现适配器的生命周期跟随主类自动释放，在使用适配器对象时让内存持续处于最优状态。
• 弱关联：将主类弱关联在适配器上，这样能实现在隔离出来的附属类中，通过 Key （ self = 适配器）拿到主类，达到反向通信的效果。

多语言适配

将注册代码块直接放到 MachO 文件中的代码区，通过继承协议 SwiftAdapter ，实现层实现 + (id )lazyRegister 类方法，runtime 的 Api 映射出 A 类对象，在服务发现的阶段来调用 A 类方法代码，这样能解决“懒注册”问题；然后改造底层框架，控制内部保证只会初始化一次，用户视角无需关心。

E.g.

class ModuleADouYinLiteAdapter: NSObject,SwiftAdapterProtocol {    class func lazyRegister() -> NSObjectProtocol {       return ModuleADouYinLiteAdapter.init()    }}

便利脚手架

在各语言环境对服务发现与注册接口制造脚手架，使其用起来更加简便。

1. Objective - C 宏

接口均用宏来封装。

//服务注册RegisterAdapters(ModuleDouYinLiteAdapter) { return ModuleDouYinLiteAdapter.new;}//服务发现GetAdapters(ModuleDouYinLiteAdapter) 

1. Swift Protocol 扩展

Swift 环境下不能友好的使用宏封装，此时我们可以通过对 Protocol 进行扩展，以达到封装效果。

//服务注册class func lazyRegister() -> NSObjectProtocol,ModuleDouYinLiteAdapterProtocol {      return ModuleDouYinLiteAdapter.init()}//服务发现Protocol.getAdapter(self,ModuleDouYinLiteAdapterProtocol.self)

使用视角

OC编码

共有接口差异代码情景

服务注册

服务发现

Swift编码

独有接口差异代码情景

服务注册

• 前置抽象协议接口，懒注册，支持切面。
• 支持在各个 Adapter 实现层中获取 WeakTarget （主类）。

辅助工具

就如很多人都喜欢玩的网游地下城与勇士（ DNF ），辅助工具“连发”（顾名思义，连续发动，可以联想到传统单发步枪与自动步枪的区别）不仅让玩家节省了不少的按键成本，而且在连招上增强了打击节奏感。同样的道理，我们推荐使用 Xcode 自定义模板工具编程，让使用者减少打出代码的时间成本，在开发中更加聚焦处理编码逻辑。

使用规范

为让开发同学更加规范使用，我们在代码静态检查阶段进行代码的拦截矫正，同时基于现状列一下几个 Badcase 。

场景例一

• 只进行了分支判断逻辑隔离，没做到代码隔离，这样会将判断逻辑带到主类，使让包大小增加。

 // E.g. 错误示例- (void)masterFunction {     if ([self DYFeedAModuleLiteAdapter]) {     // lite code     } else {     // douyin or other Target code     }}//--------------------------------------------------------------------------//E.g.正确示例- (void)masterFunction {   [[self DYFeedAModuleAdapter] runFunction];}//各自Target实现runFunction协议方法//in douyin- (void)runFunction {// code}//in Lite- (void)runFunction {// code}

场景例二

• 在同一个产物内，一个协议被多个类实现（ Debug 环境编译阶段会通过断言进行第一次拦截）。

 // E.g. 错误示例( douyin targer)@interface AModuleAdapter<AModuleAdapter>@interface BModuleAdapter<AModuleAdapter>//E.g.正确示例(douyin targer)@interface AModuleAdapter<AModuleAdapter>@interface BModuleAdapter<BModuleAdapter>

场景例三

• Adapter 方法在不同产品线下可能返回空值，如果想拿 Adapter 做 一些逻辑编码，需要提前判断是否为空。

 // E.g. 错误示例- (DYAModuleFeedType)getType {   return [[self DYModuleAdapter] checkType];}//E.g.正确示例- (DYAModuleFeedType)getType {   return [self DYModuleAdapter] ? [[self DYModuleAdapter] checkType]:/* 兜底逻辑 */;}

生态建设

目前为止，多产物适配器框架实体 Adapter 已经在抖音数个平台业务线中批量使用，大部分 OC 业务场景均已覆盖，而且 Swift 场景能力也已建设完毕，框架母体 ServiceKit 已接入 20 + 个 App 。

写在最后

稳扎稳打

对于核心框架，我们写出的也许只有一行代码，但是会有几百万行甚至上千万行代码会经过它，一定要慎重思考。

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我们是负责抖音客户端基础能力研发和新技术探索的团队。我们在工程/业务架构，研发工具，研发平台，编译系统等方向深耕，支撑业务快速迭代的同时，保证超大规模团队的研发效能和工程质量。在性能/稳定性/高可用等方面不断探索，努力为全球数亿用户提供最极致的基础体验。同时也在推进 Swift/SwiftUI/端智能/自动化等技术在复杂工程中的落地，为研发提供最前沿的开发体验。细节介绍可以参考： 简聊抖音iOS基础技术有哪些岗位适合你 。