高德地图：崩溃率从万分之八降到十万分之八的架构奥秘

近几年来，高德地图业务发展迅猛，团队规模迅速扩张，代码体量急剧增加，为了提高团队高效并行作战的能力，端上做了一系列架构升级。2018 年通过双端融合、组件化、研发平台搭建等技术实践，使得发版效率提升 50%， App 崩溃率从万分之八降到十万分之八。本文整理自 ArchSummit 全球架构师峰会（深圳站）2019 峰会 演讲，主要分享在一系列架构升级改进中，高德地图的具体做法、经验和思考。

大家好，我是来自高德地图的郝仁杰，本次分享的主题是“高德地图 App 架构演化与实践”。2018 年，我们通过架构的演进将发版周期缩短至一半，整个 App 的崩溃率从万分之八降低至十万分之八。在正式开始介绍之前，我先来简单介绍下高德。

背景介绍

高德是国内数字地图内容、导航和位置服务解决方案提供商。目前在端上，分为手机和车机两条主线。近年来，高德业务迅猛发展，人员规模迅速扩张，代码体量急剧增加，为了提高团队高效并行作战的能力，端上做了 C++ 多端融合和动态化能力建设。

回顾近几来高德地图 App 架构的演进历程：2014 年，手机端上只有几十个研发， Android 和 iOS 端由原生单体架构实现；2015 年，地图引擎下沉 C++，实现了手机和车机的多端融合；2016 年，端上启动了动态 UI 框架的开发，为未来业务的动态化铺路；2017 年，动态 UI 框架建设完成，具备了运行静态页面的能力；到了 2018 年，手机端已经成长为拥有数百研发规模的团队，双端代码量也已经达到数百万行，架构要如何继续演化来提高团队高效并行作战的能力，来支撑并赋能业务快速发展呢？

问题现状

为了让业务开发有节奏的进行，项目上每年会制定一些公车计划。公车就是每个 App 版本，版本里带的产品功能就是公车上的货物，公车计划即每年的发版计划。按照计划，公车会在指定的时间把组装好的货物拉走。

2018 年初，由于双端代码差异较大、耦合严重、复用率低、职责不清晰、平台工具简陋等问题，公车无法按照计划拉走货物。工具落后，货物组装慢且质量差，无法如期交货，迫使公车等待，导致整个发版周期长达 3 个月，崩溃率高达万分之八，公车变成了伪公车。

为了解决这些问题，使伪公车变为真公车，需要做到稳定、并行和高效。端上通过以下三种方式达到该目的，一是双端融合，如上图，蓝色部分上漂动态 UI，下沉 C++，以及 Android、iOS 双端拉齐，减少差异，提高可维护性；二是选择组件化方案，分而治之，解除耦合，提高复用率，做到并行、高效；三是搭建研发中台，工具升级，流程自动化以及风险质量管控，提升效率和稳定性。

执行方案

双端融合

2015 年，我们通过地图引擎下沉 C++，实现了手机、车机的多端融合，同理，可将部分功能下沉 C++；通过 2017 年建成的动态 UI 框架，可将部分业务上漂到动态 UI；对于既不能上漂也不能下沉的，通过双端拉齐做到融合。

那么，什么样的场景适合下沉到 C++ 呢？一，需要有稳定的逻辑，不经常变化；二是不强依赖原生；三，对性能要求较高。举例来说，导航逻辑，地图从开始建立到现在已经打磨出一套非常核心稳固的逻辑，这部分逻辑可以下沉到 C++。

哪些场景又适合上漂到动态 UI 呢？一，对性能要求不高；二，经常易变的业务代码，比如产品的 UI 需求；三，不强依赖于原生能力。

对于既不能下沉，也不能上漂的功能，选择双端拉齐：对性能有一定要求；强依赖原生的能力；需要支撑一些原生业务。例如，高德地图的页面框架，虽然 Android 和 iOS 端有原生的页面框架，但地图类应用和普通应用不太一样，地图类应用的主要功能是围绕着一张地图进行，这张地图上面的元素非常丰富，数据量非常庞大，内存占用较大，如果采用原生页面框架进行开发，就意味着每切换一个页面就得创建一张新地图，这对手机端这种资源紧缺的环境来说是非常浪费的，对于低端机型来说是不可接受的。

另外，地图应用从一个页面切换到另一个页面，或者从一个场景切换到另一个场景，并不是完全不同的两张图切换，而仅仅是一张地图的不同状态转换，此时，如果额外创建一张新的地图，显然是极大的浪费。所以，对于地图类应用，我们建设了自己的页面框架：以单系统页面控制器多视图切换的方式实现。由于原来都是单体开发，Android 和 iOS 只关注自身特性，两边的实现不太一样，跳转规则、功能特性均有差异，我们通过分析双端的规则、特性，借鉴双端各自的优点，设计了一套统一的规则、特性，实现了双端融合。

下面简单介绍高德地图页面框架的融合方案：

如上图，左边的 Activity 是 Android 的系统页面控制器，右边的 UIViewController 是 iOS 的系统页面控制器，通过虚线连接比较，我们发现两端的页面状态设计基本相同。所以，我们在设计自己的页面框架时沿用了这些系统页面状态，同时从命名上也保持一致，这样可以让 Android 和 iOS 原生开发的同学更容易理解和上手。

此外，我们吸取了双端各自的优点。比如，Android 端页面有四种启动模式，但是 iOS 端并没有这些，我们就把 Android 的四种启动模式运用到了 iOS 端；iOS 端有 Present 特性，但是 Android 端没有，那么也把这种特性融合到 Android 端的页面框架中；最后，还有一些小设计，比如 Android 的 onResult 设计，也可以借鉴融合到 iOS 端。

首先，介绍下四种启动模式，这是安卓特有的。第一种是 Standard 模式，这个模式和栈的行为是一样的，就是标准的 Push 和 Pop；第二种是 SingleTop 模式，当向一个页面栈压入另一个页面时，如果该页面已经在栈顶，那么将不会创建一个新的页面实例 C 放到栈顶，不会变成 ABCC 这样的方式，而仅仅是通知当前栈顶的 C 页面做一个数据更新；第三种是 SingleInstance 模式，当以 SingleInstance 模式 Push 一个页面时，如果该页面已经在栈中，那么就把它从栈中带到栈顶；最后一种是 SingleTask 的模式，这和原生系统略有差别，因为我们目前是基于单页面控制器的方式实现的，当以 SingleTask 的方式 Push 一个页面到页面栈时，如果该页面已经在栈中，页面框架会把其之上的所有页面全部清除出栈，使其成为新的栈顶，这就是四种启动模式。

接下来，简单介绍 iOS 的 Present 特性。当页面栈顶的 C 页面 Present D 页面时，D 页面并没有被加入到 ABC 页面栈中，而是变成了 C 页面的一个附属，当 D 页面要消失时，同样也是通过 C 页面的 dismiss 移除掉。这里有些限制，每个页面仅可以 Present 一个页面，这个页面可以是一个普通页面，也可以是一个导航页面，那么导航页面是什么呢？大家可以理解成一个新的页面栈（功能类似 UINavigationController），其上可以添加其它页面。如果 D 页面是导航页面，就可以在其上 Push 其它页面，如果业务流程有一个主流程，一个分支流程，就可以采用这种方式实现。

最后是 Android 的 onResult 特性，实现了页面间数据返回的解耦，如上示例代码就是大致的实现原理。具体来说，从 A 页面跳转到 B 页面，那么 B 页面执行了一段逻辑之后，A 希望得到执行结果，如果按照原来 iOS 的实现方式，只能通过监听 Listener 或 Delegate 等方式将 B 页面的执行结果返回给 A 页面。当 iOS 的页面框架实现了这个特性， A 页面就不需要额外注册 B 页面的 Listener 或 Delegate 了，只需重写自己的 onResult 方法并处理结果即可，这样既可以实现页面解耦，又方便了业务同学开发。

接下来，举个高德地图手机端上的具体实例。

有这样一个搜索场景，从一个具体地理位置详情页可以跳转到以它为中心的搜周边页，在搜周边页中又可以跳转到另一个具体地理位置详情页，接着可以跳转到新的搜周边页，以此递归循环，但是返回时，产品希望仅返回到之前搜索过的具体地理位置详情页，略去搜周边页。如上右侧图片展示，查询顺序是：7 天优品酒店详情页 -> 7 天优品酒店搜周边页 -> 火驴火烧肉亭详情页 -> 火驴火烧肉亭搜周边页；返回顺序是：火驴火烧肉亭搜周边页 -> 火驴火烧肉亭详情页 -> 7 天优品酒店详情页。中间的 7 天优品酒店搜周边页被去掉了。

在 iOS 页面框架未实现 launch mode 前，火驴火烧肉亭详情页在跳转到火驴火烧肉亭搜周边页前，需要自行遍历当前页面栈，将 7 天优品酒店搜周边页从页面栈中移出后，再跳转到火驴火烧肉亭搜周边页，以此保证产品逻辑的正确性。在实现了 launch mode 之后，火驴火烧肉亭详情页仅需以 SingleInstance 的方式打开火驴火烧肉亭搜周边页即可，页面框架会自动将之前的 7 天优品酒店搜周边页调到栈顶，并将该搜周边页的内容刷新为火驴火烧肉亭搜周边。极大简化了 iOS 端业务同学的开发成本，规范了 iOS 页面跳转规范，结束了由业务自行操作页面栈的混乱时代，同时双端技术能力的融合也为上层动态 UI 业务提供了一致性的体验。

上面，我们介绍了双端融合方案的三种方式，也举例说明了其带来的效果。下沉 C++，实现两套代码合一，解决了一致性问题，提高了性能，但同时也提高了开发门槛，适用于多年沉淀的核心逻辑；上漂动态 UI，同样解决了双端一致性问题，性能会稍有损失，但降低了开发门槛，使得开发速度得到提升，适用于频繁变动的业务场景；双端拉齐则是借鉴了双端优势，做到互相融合。

组件化

我们做了一些团队组件化方案的选型和参考，例如手淘的 Atlas、Beehive，网易的 LDBusMediator 等，由于这些组件化方案都比较成熟，这里不再赘述。它们都包含五个概念：容器、模块、生命周期、页面路由和对外服务（通信），我们重新命名了这些概念使其更加形象化。

容器，负责管理模块；模块，是一个独立的功能单元，可以独立编译；微应用，管理模块的生命周期，对于一个手机操作系统，是为每个应用派发生命周期，对于一个单独的应用，是为每个模块派发生命周期，就像一个应用管理着很多微应用一样，因此我们取了这个形象的名字；页面路由，负责进行 URL 的解析和页面跳转；微服务，模块中的逻辑功能，同时提供对外服务。

我们对容器在设计进行了一些改造，如上右半边图，模块被虚化了，被定义成了一个物理概念（即一个独立代码仓库），逻辑上拆分为微应用、微服务和页面路由，容器不再管理模块，而是直接管理这三个元素。之所以这样做，是因为我们希望业务更关注自身需要的服务是什么，而不是它在哪个模块，这些也是借鉴了安卓的组件化思想。

接下来，我们详细介绍下微应用生命周期的设计，如上图，微应用在 iOS 端参考的是 UIApplicationDelegate 的生命周期，而在 Android 端参考的是 Activity 的生命周期。做这样的参考选择，原因有三：一，高德地图内的应用场景大都依赖前后台切换的事件做一些逻辑处理；二，iOS 的 UIApplicationDelegate 作为应用的生命周期，同时支持前后台切换，完全吻合高德地图的场景；三，Android 选择 Activity 是因其组件化的思想，在 Android 的设计中，Application 已经弱化成了一个特殊进程的概念，并不能代表一个应用，且高德地图是基于单 Activity 实现的（上面介绍页面框架时提到过），通过 Activity 的 onStop，onRestart 生命周期中做些逻辑处理，即可判断出应用是否为前后台切换。这样，去除图中虚线框中的生命周期后，双端得到了统一的生命周期，如下左半部分图：

对于虚线中差异化的部分（如上右半部分图），设计为扩展的生命周期，做到抽象相同、扩展差异，既统一了通用生命周期，也支持了双端各自的特性。

对于微服务，我们定义了一个通信规范，只能通过接口方法，不能直接调用实现。定义微服务主要是希望 UI 展现与业务逻辑能够分离，并让业务逻辑服务化，不仅服务于当前页面，也能够服务更多页面，提高代码的复用率，降低维护成本。

有了容器框架，代码便可以抽成一个个独立的模块单元，但模块应该放在那里，上下依赖关系是什么，还需要对模块进行分层、分组，下图为分层、分组后的整体架构：

通过容器建设，架构分层、分组，我们实现了组件化，解除了模块间耦合，提高了代码复用率，为后面的高效并行打好基础。分而治之的思想，组件化的“分”也是为后面的“治”做好铺垫。

搭建研发中台

研发中台应该有哪些功能，可以结合组件化和公车流程来分解，如下图：

主流程是公车流程，分为：需求收集、需求串讲、开发、合版、提测、灰度发布和正式上线。开发流程可以分解为更细的建立迭代、选择模块、功能开发、模块构建和安装包构建。这里解释下迭代的概念，即一个发版周期内的功能开发。组件化实现了功能解耦，使得不同业务团队可以在开发阶段创建自己的迭代并行开发，开发完成后在规定的时间段进行合版。提测流程可以分成模块集成、安装包构建和集成测试，其中模块集成是以产物的方式进行集成。测试通过后，通过客户端发布流程，进行灰度发布验证，灰度通过后，再进行正式上线，上线之后，我们会对崩溃、性能等维度进行监控。通过流程拆解，我们整理出了研发中台的完整功能：

研发中台建设完成后，我们实现了研发流程、测试流程以及发布流程的自动化，提高了人效。另外，通过质量管控，提高了稳定性；通过流程管控，约束了可能产生的风险。

主副收益

首先，通过双端融合、组件化、中台建设提升了代码稳定性，实现了流程自动化，做到了开发阶段的并行，使发版周期缩短到原来的一半，从伪公车变成真公车。

其次，通过质量优化，让崩溃率从万分之八降低到十万分之八：双端融合减少了一致性问题；架构合理化提高了可维护性；关键流程管控，减少了风险源头；通过质量扫描，解决了头部质量问题，通过崩溃监控，解决头部崩溃问题。

然后，通过升级编译脚本，支持并行编译；通过模块化，基于产物构建安装包，大大降低编译时长，从原来的 40 多分钟降至现在的 8 分钟。

最后是包大小优化，iOS 端从 146M 减到 123M，纯减量达 48M，这主要是通过编译优化，资源云化，功能合并（分层、分组），svg 替代 png 小图标，删除无用图片和代码实现等手段实现。其中，资源云化主要是指将启动时的非必要资源放在云端，需要时再进行动态加载。

经验教训

在组件化以后，编译模式发生了一些变化，模块在集成前提前生成了产物，这些变化同时带来了一些问题，比如二进制兼容问题。以枚举功能为例，在模块化后，A 模块依赖 B 模块中定义的枚举，在 A 模块生成产物后，B 模块的枚举定义发生了变化，A 中使用的枚举值含义可能发生变化，如下图：

为了解决该问题，我们制定了一些开发规范：对于枚举的定义，不允许删除任何已定义的枚举值，不允许从中间插入任何枚举值，如果一定要添加，只能在末尾添加，以此来解决二进制兼容性问题。当然，除了枚举的问题，还有宏定义等引起的二进制兼容性问题，此处不一一详述。

此外，Android 端还可能出现代码注解丢失问题。编译期注解仅存在于编译阶段，模块化后，产物中无法保存注解信息，导致产物集成时，由于找不到注解信息而无法进行全局注册。为此，我们做了一些自定义 APT 插件，在注解处 阶段生成 Java 数据类的同时也存储一份注解信息，这样在集成阶段就可以根据注解信息进行全局注册。

未来展望

2018 年，高德客户端通过一系列架构治理，从伪公车变成了真公车，但这只是近几年架构演进的一个阶段性成果。未来，我们要发挥动态 UI 的优势，让业务真正动态化起来，从公车时代跨入到 Feature Team 时代，让公车变成一条条公路，每个 Feature Team 就是一个小汽车，按照自己的节奏装好货物后，就可以在修好的公路上自由的行驶，更好地做到灵活、并行和高效。

嘉宾介绍

郝仁杰，高德地图无线开发专家。十余年移动客户端开发经验，曾深度参与 Nokia S60 Contacts，YY 语音，360 手机卫士的研发维护工作，对 Symbian、Android、iOS 系统有较深的理解。目前在高德地图负责 Android、iOS 端的基础架构，2018 年，带领团队实现了端上的 Bundle 化等一系列架构升级的开发工作。

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