Flutter混编工程之通讯之路

这是JsonChao的第 99 期分享

这个系列开始，我们将从「能用的Flutter」到「可用的Flutter」的迁移过程来讲解如何在实际项目中更好地使用Flutter，下面是第一篇。

对于混编工程来说，最常用的需求就是双端的数据通信。在Flutter中，SDK提供了platform_channels来进行跨端通信，它的整体架构如下所示。

Platform channels architecture

官方文档中提供了一个比较全的例子，下面我们通过这个例子，来好好分析下，如何使用Flutter和原生的通信管道。

https://github.com/flutter/samples/blob/master/platform_channels/README.md

MethodChannel

MethodChannel提供了Flutter调用原生方法的能力。

MethodChannel的构建需要两个参数，一个是BinaryMessenger，通常从Flutter Engine中获取，可以通过普通的Engine构建，也可以通过EngineCache预热引擎来获取，当然也可以使用EngineGroup来获取，如果在FlutterActivity里面，可以直接在configureFlutterEngine回调中获取。另一个参数是name，用于标识这个Channel。

通常在Flutter中使用时，会将Method封装起来，类似下面的代码。

import 'package:flutter/services.dart';

/// This class includes implementation of two platform methods [increment],
/// and [decrement] which are used to increment and decrement value
/// of count respectively.
class Counter {
  /// Creates a [MethodChannel] with the specified name to invoke platform method.
  /// In order to communicate across platforms, the name of MethodChannel
  /// should be same on native and dart side.
  static MethodChannel methodChannel = const MethodChannel('methodChannelDemo');

  /// This method is responsible to increment and return the value of count.
  static Future<int> increment({required int counterValue}) async {
    final result = await methodChannel.invokeMethod<int>('increment', {'count': counterValue});
    return result!;
  }

  /// This method is responsible to decrement and return the value of count.
  static Future<int> decrement({required int counterValue}) async {
    final result = await methodChannel.invokeMethod<int>('decrement', {'count': counterValue});
    return result!;
  }
}

其中——methodChannelDemo就是这个MethodChannel的Name。通过这个标志，我们就可以找到对应的MethodChannel。

在具体的方法调用处，使用MethodChannel的invokeMethod来调用具体的函数，和MethodChannel本身一样，也是通过Name标志符来调用的，参数以Map的形式进行传递。

那么在具体调用的地方，使用代码如下所示。

onPressed: () async {
  try {
    final value = await Counter.increment(counterValue: count);
    setState(() => count = value);
  } catch (error) {
  }
},

那么在Android中呢？我们需要为前面定义的协议实现具体的逻辑。

首先，在FlutterActivity的configureFlutterEngine回调中，通过指定的MethodChannel Name创建MethodChannel，然后再通过setMethodCallHandler来监听Flutter端的调用，call参数中包含了method和argument，可以用来获取调用的函数标志符和参数。

MethodChannel(flutterEngine.dartExecutor, "methodChannelDemo")
        .setMethodCallHandler { call, result ->
            val count: Int? = call.argument<Int>("count")

            if (count == null) {
                result.error("INVALID ARGUMENT", "Value of count cannot be null", null)
            } else {
                when (call.method) {
                    "increment" -> result.success(count + 1)
                    "decrement" -> result.success(count - 1)
                    else -> result.notImplemented()
                }
            }
        }

根据不同的Method Name，我们可以判断使用不同的方法，并通过result来返回结果，result的不同类型，代表了返回值的不同类型。

EventChannel

EventChannel用于在事件流中将消息传递给Flutter端。

EventChannel与MethodChannel一样，在Flutter中通过Name来进行标志。

但与MethodChannel不同的是，EventChannel返回一个Stream，借助下面的模板代码，我们可以了解EventChannel的基本使用。

import 'package:flutter/services.dart';

/// This class includes the implementation for [EventChannel] to listen to value
/// changes from the Accelerometer sensor from native side. It has a [readings]
/// getter to provide a stream of [AccelerometerReadings].
class Accelerometer {
  static const _eventChannel = EventChannel('eventChannelDemo');

  /// Method responsible for providing a stream of [AccelerometerReadings] to listen
  /// to value changes from the Accelerometer sensor.
  static Stream<AccelerometerReadings> get readings {
    return _eventChannel.receiveBroadcastStream().map(
          (dynamic event) => AccelerometerReadings(
            event[0] as double,
            event[1] as double,
            event[2] as double,
          ),
        );
  }
}

class AccelerometerReadings {
  /// Acceleration force along the x-axis.
  final double x;

  /// Acceleration force along the y-axis.
  final double y;

  /// Acceleration force along the z-axis.
  final double z;

  AccelerometerReadings(this.x, this.y, this.z);
}

在调用的地方，需要通过StreamBuilder来承载EventChannel返回的Stream，并从其中获取到相应的数据并展示。

child: StreamBuilder<AccelerometerReadings>(
  stream: Accelerometer.readings,
  builder: (context, snapshot) {
    if (snapshot.hasError) {
      return Text((snapshot.error as PlatformException).message!);
    } else if (snapshot.hasData) {
      return Column(
        mainAxisAlignment: MainAxisAlignment.center,
        children: [
          Text(
            'x axis: ' + snapshot.data!.x.toStringAsFixed(3),
            style: textStyle,
          ),
          Text(
            'y axis: ' + snapshot.data!.y.toStringAsFixed(3),
            style: textStyle,
          ),
          Text(
            'z axis: ' + snapshot.data!.z.toStringAsFixed(3),
            style: textStyle,
          )
        ],
      );
    }

在Android中，我们需要获取一个Stream流，并通过EventChannel传递给Flutter，首先，创建一个SensorManager，用来获取传感器的值，并借助EventChannel.EventSink将数据发出。

class AccelerometerStreamHandler(sManager: SensorManager, s: Sensor) : EventChannel.StreamHandler, SensorEventListener {
    private val sensorManager: SensorManager = sManager
    private val accelerometerSensor: Sensor = s
    private lateinit var eventSink: EventChannel.EventSink

    override fun onListen(arguments: Any?, events: EventChannel.EventSink?) {
        if (events != null) {
            eventSink = events
            sensorManager.registerListener(this, accelerometerSensor, SensorManager.SENSOR_DELAY_UI)
        }
    }

    override fun onCancel(arguments: Any?) {
        sensorManager.unregisterListener(this)
    }

    override fun onAccuracyChanged(sensor: Sensor?, accuracy: Int) {}

    override fun onSensorChanged(sensorEvent: SensorEvent?) {
        if (sensorEvent != null) {
            val axisValues = listOf(sensorEvent.values[0], sensorEvent.values[1], sensorEvent.values[2])
            eventSink.success(axisValues)
        } else {
            eventSink.error("DATA_UNAVAILABLE", "Cannot get accelerometer data", null)
        }
    }
}

在调用的地方，同样与MethodChannel类似，先借助Name找到对应的EventChannel，再设置setStreamHandler来创建Stream。

val sensorManger: SensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
val accelerometerSensor: Sensor = sensorManger.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER)
EventChannel(flutterEngine.dartExecutor, "eventChannelDemo")
        .setStreamHandler(AccelerometerStreamHandler(sensorManger, accelerometerSensor))

BasicMessageChannel

BasicMessageChannel提供了从原生侧获取元数据的一种通信方式。

从原生侧获取图片

在Flutter侧，与前面的操作类似，我们需要一个Name标志来标志BasicMessageChannel，然后再通过调用send方法来发送一个指令，同时异步获取该指令的返回值。

/// This class manages a [BasicMessageChannel] that can return an image loaded
/// from a native asset. The [BasicMessageChannel] uses [StandardMessageCodec]
/// since it supports [Uint8List], which is used to transport the image data.
class PlatformImageFetcher {
  static const _basicMessageChannel = BasicMessageChannel<dynamic>('platformImageDemo', StandardMessageCodec());

  /// Method responsible for providing the platform image.
  static Future<Uint8List> getImage() async {
    final reply = await _basicMessageChannel.send('getImage') as Uint8List?;
    if (reply == null) {
      throw PlatformException(
        code: 'Error',
        message: 'Failed to load Platform Image',
        details: null,
      );
    }
    return reply;
  }
}

在Flutter中，图片数据使用Uint8List来进行传递。展示图片时，我们需要使用FutureBuilder来进行承载，根据Future的返回状态，来确定展示样式，代码如下所示。

child: FutureBuilder<Uint8List>(
  future: imageData,
  builder: (context, snapshot) {
    if (snapshot.connectionState == ConnectionState.none) {
      return const Placeholder();
    } else if (snapshot.hasError) {
      return Center(
        child: Text(
          (snapshot.error as PlatformException).message!,
        ),
      );
    } else if (snapshot.connectionState ==
        ConnectionState.done) {
      return Image.memory(
        snapshot.data!,
        fit: BoxFit.fill,
      );
    }
    return const CircularProgressIndicator();
  },

在Android侧，我们需要定义同名的Channel和Handler，并通过Stream返回Uint8List数据，代码如下。

// Registers a MessageHandler for BasicMessageChannel to receive a message from Dart and send
// image data in reply.
BasicMessageChannel(flutterEngine.dartExecutor, "platformImageDemo", StandardMessageCodec())
        .setMessageHandler { message, reply ->
            if (message == "getImage") {
                val inputStream: InputStream = assets.open("eat_new_orleans.jpg")
                reply.reply(inputStream.readBytes())
            }
        }

双向通信

BasicMessageChannel可以用于双向通信，这是前面的示例中所没有涉及到的。

首先，我们在Flutter中构建这样一个列表，用于展示一个信息List，信息的来源是原生侧，所以，在Flutter界面的initState中，我们创建一个名为stringCodecDemo的BasicMessageChannel，用来接收数据List，Flutter界面依托List来创建相应的界面。

@override
void initState() {
  super.initState();
  // Receives a string of json object from the platform and converts it to PetModel.
  const BasicMessageChannel<String?>('stringCodecDemo', StringCodec()).setMessageHandler((message) async {
    if (message == null) {
      showSnackBar('An error occurred while adding pet details.', context);
    } else {
      setState(() {
        petListModel = PetListModel.fromJson(message);
      });
    }
    return null;
  });
}

接下来，再创建一个添加数据的Flutter界面，用来添加数据，添加好的数据，通过一个名为_jsonMessageCodecChannel的BasicMessageChannel传递给原生侧。

class PetListMessageChannel {
  static const _jsonMessageCodecChannel = BasicMessageChannel<dynamic>('jsonMessageCodecDemo', JSONMessageCodec());

  /// Method to add a new pet to the list.
  ///
  /// Demonstrates how to use [BasicMessageChannel] and [JSONMessageCodec] to
  /// send more structured data to platform like a [Map] in this case.
  static void addPetDetails(PetDetails petDetails) {
    _jsonMessageCodecChannel.send(petDetails.toJson());
  }

有了新增，自然还有删除，类似的，再创建一个名为binaryCodecDemo的BasicMessageChannel，用来通知原生侧删除数据。

class PetListMessageChannel {

  static const _binaryCodecChannel = BasicMessageChannel('binaryCodecDemo', BinaryCodec());

  /// Method to remove a pet from the list.
  ///
  /// Demonstrates how to use [BasicMessageChannel] and [BinaryCodec] to
  /// send [ByteData] to platform. If the reply received is null, then
  /// we will throw a [PlatformException].
  static Future<void> removePet(int index) async {
    final uInt8List = utf8.encoder.convert(index.toString());
    final reply = await _binaryCodecChannel.send(uInt8List.buffer.asByteData());
    if (reply == null) {
      throw PlatformException(
        code: 'INVALID INDEX',
        message: 'Failed to delete pet details',
        details: null,
      );
    }
  }
}

❝

看到这里，大家可能一脸懵逼，其实，这里是Demo中为了演示不同的Message Codec而故意为之的。获取列表数据，新增，删除，这三个功能，分别使用了StringCodec、JSONMessageCodec和BinaryCodec，其实只使用StringCodec也是可以达到同样的效果的。

❞

由此可见，基于BasicMessageChannel的双向通信，是完全基于协议的通信，双端，甚至是任何一个界面，不论是原生还是Flutter，都基于这套协议来进行通信，在实现时，可能略显繁琐，但完全对各端进行了解耦，可以分别独立的进行开发而不受其它端、页面的限制。

下面我们继续在原生界面中完成相应的操作，我们分别需要对信息List、新增、删除，这三种操作进行实现。

首先，我们创建jsonMessageCodecDemo，即新增操作的MessageHandler。

// Registers a MessageHandler for BasicMessageChannel to receive pet details to be
// added in petList and send the it back to Dart using stringCodecChannel.
BasicMessageChannel(flutterEngine.dartExecutor, "jsonMessageCodecDemo", JSONMessageCodec.INSTANCE)
        .setMessageHandler { message, reply ->
            petList.add(0, gson.fromJson(message.toString(), object : TypeToken<Map<String, String>>() {}.type))
            stringCodecChannel.send(gson.toJson(mapOf("petList" to petList)))
        }

这个BasicMessageChannel用的是JSONMessageCodec，所以我们将新增数据通过Gson进行解析，然后添加到信息List，最后通过列表的BasicMessageChannel，将结果传递出去，信息List的BasicMessageChannel定义如下。

val petList = mutableListOf<Map<String, String>>()
val gson = Gson()

// A BasicMessageChannel for sending petList to Dart.
val stringCodecChannel = BasicMessageChannel(flutterEngine.dartExecutor, "stringCodecDemo", StringCodec.INSTANCE)

最后，再来创建删除的MessageHandler。

// Registers a MessageHandler for BasicMessageChannel to receive the index of pet
// details to be removed from the petList and send the petList back to Dart using
// stringCodecChannel. If the index is not in the range of petList, we send null
// back to Dart.
BasicMessageChannel(flutterEngine.dartExecutor, "binaryCodecDemo", BinaryCodec.INSTANCE)
        .setMessageHandler { message, reply ->
            val index = String(message!!.array()).toInt()
            if (index >= 0 && index < petList.size) {
                petList.removeAt(index)
                val replyMessage = "Removed Successfully"
                reply.reply(ByteBuffer.allocateDirect(replyMessage.toByteArray().size)
                    .put(replyMessage.toByteArray()))
                stringCodecChannel.send(gson.toJson(mapOf("petList" to petList)))
            } else {
                reply.reply(null)
            }
        }

这里除了因为使用的是BinaryCodec，导致代码比较复杂以外，其它和前面的MessageHandler是一样的。

❝

其实，从整个工程来说，这个双向通信的Demo本身是没有意义的，从上面这个代码就能看出，实际上在MessageHandler中，可以直接通过Replay来进行回传消息，所以，这里这样写的原因就是告诉开发者BasicMessageChannel的通信能力，开发者需要结合实际的使用场景来具体分析该如何使用这些Channel。

❞

另外，不管是在Flutter中，还是在原生代码中，都是可以通过Channel来向对方通信的，以BasicMessageChannel为例，原生和Flutter侧，都可以调用send函数来发送消息，也都可以设置setMessageHandler来接收消息，其它几种Channel也是如此。

不过EventChannel有点点不一样，首先，它是由Flutter发起，交给原生侧处理后，再回调通知到Flutter进行处理，原生侧不能主动发起通信，所以不能算是完整的双向通信。

综上

在了解了上面的代码后，我们可以简单地总结一下。

• 大部分的开发场景，我们都可以使用MethodChannel来解决通信问题
• 如果需要更加灵活的控制，我们可以使用BasicMessageChannel
• Flutter从原生获取数据流，可以使用EventChannel

Channel是跨平台通信的核心，熟练掌握Channel的通信代码，才能更好地做到跨平台。

END

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