用 Flutter 打包 iOS 应用的一些细节知识

作者 / Chinmay Garde, Senior Software Engineer, Google

本文将向大家介绍 Flutter 的构建系统是如何将 Flutter 项目 (及其资源) 转换为 iOS 应用包的。我希望揭开一些构建步骤的神秘面纱，并解释生成出来的工件的用途，方便大家将这个流程集成到自己的构建环境中。

关于工作流程，请注意: 在构建要发布的应用时，您可以直接使用 Flutter 工具，这样会简化构建流程。但也有一部分开发者可能会发现这个流程的可配置性不太理想，或是不适用于他们的构建设置或持续集成 (CI) 设置。

如果您使用自定义的 Xcode 或 Gradle 设置，那 Flutter 工具带来的所有开箱即用的便利都是可选的，您完全可以尽情调整，以让它适合自己的工作流程。

本文中的所有信息均适用于准备发布到 App Store 的 iOS 应用包。也就是说，项目是根据 Flutter 的发布模式 (Release Mode) 构建的。编译为 Debug 或 Profile 模式会使用不同的运行时和打包模型，以便支持热重装和观测工具。

• 热重载
  https://flutter.io/hot-reload/
• 观测工具
  https://dart-lang.github.io/observatory/get-started.html

Flutter 应用会将所有的用户界面在原生视图层级结构中渲染为单一的视图，如下图:

△ 在 Xcode 中看到的 Flutter 应用视图层级结构

应用包

使用 flutter build ios --release 命令创建 (或使用 IDE 直接创建) 的应用包 (application bundle) 看起来和典型的 iOS 应用包是相似的，该代码包内含应用可执行文件，以及所有引用到的框架和资源。

比如 Flutter 为 Runner 这个应用生成的代码包结构如下:

编译应用

您在编译应用的发布版本 (Release 版本，注意和 Profile 和 Debug 不同) 时，需要来自 buildbots 和主机的工件。(说到 buildbots，引擎部分使用的是 GN 和 Ninja，这里就不展开细说了，如果想要贡献代码至 Flutter，请查看我们的官方指引文档。)

• 了解 Flutter 的构建模式

  https://github.com/flutter/flutter/wiki/Flutter's-modes

• 了解 buildbots

  https://build.chromium.org/p/client.flutter/waterfall

• 贡献代码至 Flutter

  https://github.com/flutter/engine/blob/master/CONTRIBUTING.md

安装 SDK 时，Flutter 工具会缓存在您的电脑上。您可以在 bin/cache 目录里查看它们。如果您决定将构建过程的任何步骤集成到自己的构建系统中，这个目录里包含了使用 Flutter 所需的所有工具。

我们接下来花几节文字来说明一下 Flutter iOS 应用包中特有的一些文件。

Flutter Engine 框架包

Flutter.framework 目录被打包为 iOS framework bundle，其中包括:

• Flutter 引擎: 内含核心库 (如图形、文件和网络 I/O、可访问性支持、插件体系架构)、DartVM 和 Skia 渲染器。
• Flutter 引擎引用的资源: 目前仅含 ICU 数据。

Flutter 引擎的 framework bundle 由 buildbots 生成，然后 Flutter 工具将其下载并缓存在电脑本地。

• Flutter 引擎

  https://github.com/flutter/engine

AOT 框架包

App.framework 包内含所有由用户编写的 Dart 应用代码的 AOT (Ahead-Of-Time) 快照，以及为 Flutter 框架和插件编写的 Dart 代码，代码格式为 armv7s 和 aarch64。

在编译发布版本时，编译器会对 Dart 代码进行筛选，只有实际使用到的代码才会被打包。您的电脑上缓存的 gen_snapshot 工具会生成创建 App.framework 代码包所需的工件。

AOT 快照

前面提到的 AOT 快照库里包含从 Dart 编译出来的 AOT 原生机器码。

由 gen_snapshot 生成的快照库包含了四个主要标识。这些标识可以通过 nm 命令拿掉。例如:

$ nm -gU Runner.app/Frameworks/App.framework/App
Runner.app/Frameworks/App.framework/App (for architecture armv7):
003c6f60 S _kDartIsolateSnapshotData
00007000 T _kDartIsolateSnapshotInstructions
003c16a0 S _kDartVmSnapshotData
00004000 T _kDartVmSnapshotInstructions

Runner.app/Frameworks/App.framework/App (for architecture arm64):
00000000004041a0 S _kDartIsolateSnapshotData
0000000000009000 T _kDartIsolateSnapshotInstructions
00000000003fc740 S _kDartVmSnapshotData
0000000000005000 T _kDartVmSnapshotInstructions

上述 4 个标识的具体说明如下:

• Dart VM 快照 (kDartVmSnapshotData): 代表 isolate 之间共享的 Dart 堆 (heap) 的初始状态。有助于更快地启动 Dart isolate，但不包含任何 isolate 专属的信息。

• Dart VM 指令 (kDartVmSnapshotInstructions): 包含 VM 中所有 Dart isolate 之间共享的通用例程的 AOT 指令。这种快照的体积通常非常小，并且大多会包含程序桩 (stub)。

• Isolate 快照 (kDartIsolateSnapshotData): 代表 Dart 堆的初始状态，并包含 isolate 专属的信息。

• Isolate 指令 (kDartIsolateSnapshotInstructions): 包含由 Dart isolate 执行的 AOT 代码。

调用 gen_snapshot 很简单。只需将其指向 Dart 源代码，它就会为这四个标识中的每一个提供 Blob。然后，Xcode 将这些打包到 iOS framework bundle 中，这个过程和使用 C、C++、Objective-C 或 Swift 编写的框架一样。

• 进一步了解如何配置快照和引擎
  https://github.com/flutter/engine/wiki/Flutter-Engine-Operation-in-AOT-Mode#snapshot-generation

除了打包代码之外，Flutter 工具还会读取项目 pubspec.yaml 文件中所列出的资源，从而确保应用 (及其使用的插件) 所引用的资源也会被收录进应用包中。

关于 Android 的一些说明

构建 Android APK 包的过程 (使用 flutter build apk --release 或直接使用 IDE 生成) 会产生如下文件结构:

它与 iOS 包几乎相同，但存在以下差异:

• Flutter 引擎打包为 ELF 库 (libflutter.so)。
• 前文中介绍的 4 个标识现在只是 Assets 目录中的二进制 Blob。

第二点可能有点出乎您的意料，这里解释一下: 您无需下载 NDK 即可构建发行版 APK。这是因为，在您的计算机上没有 NDK 的情况下，Flutter 工具会将 Blob 作为资源打包。在 Android 中，Flutter 引擎可以将页面标记为可执行文件。因此，当它检测到 AOT 资源被打包为二进制 Blob 时，它就会将这些 Blob 映射到内存中，并将相应的页面标记为可执行。如果您可以访问计算机上的 NDK，则可以指定其位置，并使用前述的标识生成动态库。当然，在这种情况下，Flutter 引擎就会转而使用动态库中的 4 个标识内容了。

• 进一步了解 Flutter 引擎的 Android 配置细节
  https://github.com/flutter/engine/wiki/Flutter-Engine-Operation-in-AOT-Mode#android-configuration

总结

构建 iOS app bundle 的关键点如下:

• 您可以将 Flutter 视图放置在本地视图层级结构中的任何位置。Flutter 渲染出来的所有内容都会合并到此视图中。
• Dart 代码像其他任何 C++ / Objective-C / Swift 代码库一样，都会被编译为原生机器码，并打包为库或 framework bundle。这意味着所有崩溃报告和标识工具都会以相同的方式作用于 Dart AOT 代码。
• 您可以将 Flutter 集成到自己的构建系统中，而不必依赖开发设备上的 Flutter 工具 (尽管使用这些工具可以让您的工作更轻松些)。所有工具都可以在 Flutter SDK 的 bin/cache 目录中找到。

您在使用 Flutter 构建 iOS 应用时有遇到过什么样的问题或挑战？欢迎在评论区和我们分享。

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