1、IoT系统开发痛点

1.1、IoT领域&＃xff08;尤其 RTOS &＃xff09;系统开发碎片化

IoT 领域&＃xff0c;一个避不开的词就是碎片化。在硬件方面&＃xff0c;厂商、架构、芯片、传感器等等方面的差异&＃xff0c;形成了硬件体系的多样性。

在应用场景方面&＃xff0c;面向众多行业&＃xff0c;众多品类等特性造就了应用场景十分分散。在开发生态方面&＃xff0c;又有着不同类型的系统平台&＃xff0c;例如 Linux、Android、RTOS 等。

即便是在 RTOS 这一类平台上&＃xff0c;也有着众多不同的选择&＃xff0c;不同 RTOS 间&＃xff0c;编程规范、接口等难以做到统一&＃xff0c;故其碎片化的程度也愈发严重。综合各个方面来看&＃xff0c;IoT 领域的系统开发碎片化目前依然较为严重。

1.2、多端开发的成本

IoT 场景下&＃xff0c;由于运用场景的多样性&＃xff0c;涉及到不同端的开发。例如&＃xff0c;在设备侧可以使用轻量级的 RTOS 系统&＃xff0c;也可以使用更复杂的Android&＃xff1b;而在面向用户侧的移动端&＃xff0c;又可以选择 iOS、Android 、H5。甚至有些情况下&＃xff0c;同一款应用需要同时在不同的两端或三端开发&＃xff0c;以适配不同的硬件、系统。

多端开发的选择会受控于许多方面&＃xff0c;其中一部分就是开发成本问题。多端开发成本主要体现为一下几个方面&＃xff1a;应用分发渠道不统一、技术栈各不相同、开发人力成本较高。

应用分发渠道不统一

许多方案都需要应用分发平台&＃xff0c;才能够保持应用的不断更新。对于 iOS&＃xff0c;应用的分发一般只有 App Store&＃xff0c;在整个应用分发行业中&＃xff0c;App Store 算是比较统一、规范的应用分发平台。对于 Android 而言&＃xff0c;由于其开放性较高&＃xff0c;系统对应用管控也相对较弱&＃xff0c;所以 Android 对应的分发平台既多、又杂、还乱。国外分发平台有 Google Play、Amazon AppStore 等&＃xff1b;国内分发平台有华为应用市场、小米应用市场、PP 助手安卓商店等。各家分发平台对软件的要求规范不尽相同&＃xff0c;相比 App Store&＃xff0c;目前还没有形成一套完善统一的分发平台。RTOS 一般不使用应用分发平台&＃xff0c;而是通过 OTA&＃xff08;Over The Air&＃xff09;等方式更新软件。Web 端每一次请求页面&＃xff0c;都能获取最新版本的应用&＃xff0c;也就不需要对应的分发平台了。

技术栈各不相同

每一种平台对于的技术栈其实也各不相同&＃xff0c;单从开发语言的角度来说&＃xff0c;iOS 开发语言一般是 Object-C、swift。Android 开发语言是 Java、Kotlin。Web 前端开发语言是 HTML、CSS、Javascript&＃xff0c;后端则有 PHP、Java、Python 等。RTOS 应用开发语言一般选用 C/C&＃43;&＃43;。

开发人力成本较高

如果同一款应用&＃xff0c;需要分发到不同平台&＃xff0c;那么可能需要不同的开发团队分别完成对应某端的开发&＃xff0c;这样也就带来了成倍的人力成本。即使是让同一个团队完成多端的开发&＃xff0c;也需要大量地学习新技术栈的时间&＃xff0c;间接的带来人力成本。

2、Flutter的前世今生

由于多端开发存在着上一节讲述的等等问题&＃xff0c;跨平台的解决方案和框架近年来一直是多端开发备受关注的点。目前也有不少的跨平台解决方案。

2.1、跨平台解决方案

2.1.1、WebView

在 Android 中&＃xff0c;有一个原生控件叫做 WebView&＃xff0c;在 iOS&＃xff0c;也有一个与之对应的原生控件叫做 UIWebView。这两个控件可以直接渲染 HTML 和 CSS 的代码&＃xff0c;也可以通过 Javascript 直接调用原生相关接口。于是&＃xff0c;就有了基于 Javascript 和 WebView 的跨平台方案。只要将 View 基于 WebView 来实现&＃xff0c;那么同一套代码就可以在这两个平台上运行了。WebView 主要是通过 HTML 来构建自己的界面&＃xff0c;再将其显示在各个平台的 WebView 中。但是它默认是不能调用本地的一些服务的&＃xff08;比如相机、 蓝牙等&＃xff09;&＃xff0c;所以需要通过 Javascript 进行桥接调用Native的一些代码来完成某些功能。除此之外&＃xff0c;它本身的体验、性能都并不理想。

2.1.2、React Native

在寻求最佳跨平台解决方案的过程中&＃xff0c;无疑 React Native 是之前最优秀的一个。React Native (简称RN) 是Facebook于2015年4月开源的跨平台移动应用开发框架&＃xff0c;是 Facebook 早先开源的JS框架 React 在原生移动应用平台的衍生产物&＃xff0c;目前支持 iOS 和 Android 两大平台。

React Native 使用 Javascript 语言&＃xff0c;类似于 HTML 的 JSX&＃xff08;JSX是一个看起来很像XML 的Javascript 语法扩展&＃xff09;&＃xff0c;以及 CSS 来开发移动应用&＃xff0c;熟悉 Web 前端开发的技术人员只需很少的学习就可以进入移动应用开发领域。相对于 WebView 而言&＃xff0c;React Native 在保留基本渲染能力的基础上&＃xff0c;用原生自带的 UI 组件实现核心的渲染引擎&＃xff0c;从而保证了良好的渲染性能。但是&＃xff0c;由于 React Native 的本质是通过 Javascript VM 调用原生接口&＃xff0c;通信相对比较低效&＃xff0c;而且框架本身不负责渲染&＃xff0c;而是是间接通过原生进行渲染的。在 React Native 上做出非常多贡献的 Airbnb 之前就宣布放弃 React Native&＃xff0c;而转向 Native 进行开发。

2.1.3、Flutter

Flutter 是 Google 推出并开源的移动应用开发框架&＃xff0c;主打跨平台、高保真、高性能。开发者可以通过 Dart 语言开发 App&＃xff0c;一套代码同时运行在 iOS 和 Android 平台。从Flutter架构上来看&＃xff0c;主要分为 Framework、Engine、Embedder&＃xff1a;

Flutter Framework&＃xff1a;这是一个纯 Dart 实现的 SDK&＃xff0c;它实现了一套基础库&＃xff0c;自底向上&＃xff1a;底下两层&＃xff08;Foundation和Animation、Painting、Gestures&＃xff09;在 Google 的一些视频中被合并为一个Dart UI 层&＃xff0c;对应的是 Flutter 中的 dart:ui 包&＃xff0c;它是 Flutter 引擎暴露的底层 UI 库&＃xff0c;提供动画、手势及绘制能力。Rendering 层&＃xff0c;这一层是一个抽象的布局层&＃xff0c;它依赖于 Dart UI 层&＃xff0c;Rendering 层会构建一个 UI 树&＃xff0c;当 UI 树有变化时&＃xff0c;会计算出有变化的部分&＃xff0c;然后更新 UI 树&＃xff0c;最终将 UI 树绘制到屏幕上&＃xff0c;这个过程类似于 React 中的虚拟 DOM 。Rendering 层可以说是 Flutter UI 框架最核心的部分&＃xff0c;它除了确定每个 UI 元素的位置、大小之外还要进行坐标变换、绘制(调用底层 dart:ui )。Widgets 层是 Flutter 提供的的一套基础组件库&＃xff0c;在基础组件库之上&＃xff0c;Flutter 还提供了 Material 和 Cupertino 两种视觉风格的组件库。Flutter 开发的大多数场景&＃xff0c;只是和这两层打交道。

Flutter Engine&＃xff1a;这是一个纯 C&＃43;&＃43; 实现的 SDK&＃xff0c;其中包括了 Skia 引擎、Dart 运行时、文字排版引擎等。在代码调用 dart:ui 库时&＃xff0c;调用最终会走到 Engine 层&＃xff0c;然后实现真正的绘制逻辑。

Embedder&＃xff1a;嵌入层&＃xff0c;即把 Flutter 嵌入到各个平台上去&＃xff0c;包括渲染 Surface 设置、线程设置以及插件等。

接下来&＃xff0c;可以看看 Flutter 与 Native、React Native 之间的对比。

Android Native App 在绘图的时候&＃xff0c;要先调用 Android 框架的 Java 代码&＃xff0c;然后再调用 Skia&＃xff08;C/C&＃43;&＃43;&＃xff09;绘图引擎代码&＃xff0c;最后生成的 CPU 或者 GPU 指令&＃xff0c;在设备上完成绘图。

React Native 首先要调用框架本身的 Javascript 代码&＃xff0c;然后再调用 Android 框架的 Java 代码&＃xff0c;然后调用 Skia&＃xff0c;这比 Native App 严格多出了一个步骤&＃xff0c;所以它的这个性能肯定是不及原生的&＃xff0c;但是在 Flutter App 中并不是这样。

Flutter APP 在绘图的时候&＃xff0c;是先调用 Flutter 框架的 Dart 代码&＃xff0c;然后直接调用 Skia&＃xff08;C/C&＃43;&＃43;&＃xff09;代码&＃xff0c;从下图可以看出 Flutter 框架代码完全取代了 Android 的 Java 代码&＃xff0c;所以只要 Flutter 框架 Dart 代码的效率可以媲美原生框架的 Java 代码的时候&＃xff0c;那么 Flutter 的性能就可以媲美原生 App 。

2.2、Flutter的优势

谈到 Flutter 的优势之前&＃xff0c;可以想想 Flutter 到底解决了什么问题。总结了两点&＃xff1a;提供一种跨平台方案和提高跨平台性能。

提供一种跨平台方案&＃xff1a;目前 Flutter 主要在移动端 Android/iOS 双端跨端&＃xff0c;Flutter 的愿景是成为一个多端运行的 UI 框架&＃xff0c;能够支持不仅仅是移动端&＃xff0c;还包括 Web、桌面、嵌入式设备。在2019 Google I/O 开发者大会上推出的使用 Flutter 开发 Web 应用的框架&＃xff0c;同年9月发布Flutter 1.9&＃xff0c;并将 Flutter web 合入 Flutter 主仓库。所以 Flutter 提供一种比 WebView、React Native “更能跨”的跨平台方案。

提高跨平台性能&＃xff1a;Flutter 性能优势最主要方面是其接近于 Native 的架构&＃xff0c;上层 App 的布局、数据等由 Dart 直接编写&＃xff0c;没有 Javascript VM 及桥接转换部分带来性能开销。渲染也不需要再次调用 Native 那一套渲染方式&＃xff0c;而是直接使用Skia进行渲染。除此之外&＃xff0c;Flutter 还加入了 AOT &＃xff08;Ahead of time&＃xff09;即 “提前编译” 来提交运行效率。

2.3、Flutter4IoT

在 Flutter for IoT 场景的可行性方面&＃xff0c;从平台的角度来&＃xff0c;Flutter 利用 Embedder 嵌入层对下层的适配&＃xff0c;能够降低甚至忽略对下层系统及平台的依赖。

从性能的角度&＃xff0c;Flutter 的性能优势接近原生&＃xff0c;也能够在更多资源受限的设备上运行起来。

从生态的角度&＃xff0c;Flutter 跨多端的能力&＃xff0c;也能够为 IoT 系统开发带来更加丰富的开发者&＃xff0c;从而完善开发生态及软件生态。

从成本的角度&＃xff0c;IoT 面向不同硬件、不同行业、不同开发生态也只需要同一个研发队伍&＃xff0c;利用 Flutter 就能完成各种场景的开发。

综合来看&＃xff0c;Flutter 是比较适合在 IoT 系统开发领域施行的一种方案。

在 Flutter for IoT 应用场景方面&＃xff0c;首先可以分析一下 Google 推出 Flutter 的动机。表面上看&＃xff0c;Google 推出 Flutter 是帮助开发者解决多端统一开发的问题。但笔者觉得实际上&＃xff0c;Google 更深层次的动机是&＃xff1a;为 Fuchsia OS 的开发生态及应用生态做铺垫&＃xff01;

Apple 在其强大的生态闭环完成了一次又一次的战役&＃xff1a;面向智能手表、智能手机、个人电脑分别推出了watchOS、iOS、MacOS 等系统&＃xff0c;每种系统生态都在不断完善和扩大。Google 其实也推出了与之对应 Android Wear、Android、Chrome OS&＃xff0c;但我们都可以看到&＃xff0c;好像也只有 Android 生态是成功的。所以 Google 推出了 Fuchsia OS&＃xff0c;下一代微内核、跨平台的操作系统。Google 也明白 Android 的成功并不是它想推就能够推成功的。Google 需要一套大家都愿意进来玩的生态&＃xff0c;其实那就是 Flutter 。Flutter 先为开发者提供解决跨端开发的能力&＃xff0c;解决人力成本等问题。当开发者都进入 Flutter 的生态以后&＃xff0c;Fuchsia OS 的应用生态问题也自然而然地解决了。

笔者认为的 Flutter4IoT 应该是&＃xff1a;Flutter Lite &＃43; AliOS Things &＃61; 面向IoT、弱交互、 窄场景的带屏设备。

Flutter Lite 是一个 Flutter 的轻量级版本&＃xff0c;基本实现 Flutter 的所有功能&＃xff0c;并且方便裁剪。

AliOS Things 又是面向IoT领域的操作系统&＃xff0c;并且有轻量级的微内核版本&＃xff0c;可快速在不同平台上移植。

这样的组合能够完成开发生态、应用生态、硬件生态的更好适配&＃xff0c; Flutter Lite &＃43; AliOS Things 对硬件性能要求可以大大降低&＃xff0c;从而更加适合在较窄应用场景的方案上运行&＃xff0c;此外&＃xff0c;该方案提供一些相对较弱的人机交互。综合来看&＃xff0c;Flutter Lite &＃43; AliOS Things 能够快速开发地带屏终端的系统应用&＃xff0c;并且通过少量修改即可快速移植到新平台上快速落地新项目。

 

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