Pluto - iOS 上一个高性能的排版渲染引擎

Pluto 是 iOS 上的一个排版渲染引擎，通过 JSON/JS 文件可以很方便地描述界面元素，开发效率很高，并且在流畅度，内存等方便有保证。pluto.oa.com 上有更多详细资料。

Qzone Feed 业务复杂，样式很多。每次新增一种 Feed 样式，开发工作量很大，需要跟版本。样式之间耦合严重，每改一种样式，另一种样式可能会受影响。


基于这样的背景下，Feed Team 急需一个比较成熟的渲染引擎，他至少需要解决以下问题：

1、提升开发效率。

2、样式之间独立，不互相耦合。

3、新增和修改 Feed 样式不需要跟版本。

4、无论采取什么方案，列表的滑动流畅度必需保证至少跟现有的一样。

基于这样的需求，我们重新盘点了市面上比较成熟的排版渲染引擎 ComponentKit，新的开发框架比如 React Native，甚至参考 Android 的排版系统。都难以同时解决上述问题，最终决定我们自己来做一个，一个专注性能和开发效率的排版引擎，Pluto。目前 Pluto 已经应用于 QQ，Qzone 上大部分的空间 Feed 样式，关于 Pluto 和这些现有的排版渲染引擎对比的细节，我后面会说明，我们先来看看 Pluto 用起来是怎么样的。

首先需要一个排版描述：


以上排版数据的结果如下，左边是一个图片控件，右边是文字控件。


想必看到这个 demo，大家应该知道 Pluto 是什么东西了。上面的 JSON 文件阅读起来也非常自然，直接。接下来要解决的问题比较多。这里重点描述点击事件、模板、重用、扩展。分别解决热更新，开发效率，性能优化、功能扩充，四个方面的问题。

点击事件

Pluto 还可以通过 json 描述绑定事件响应的 js 脚本，比如以下 json 文件：


图片组件被点击的时候，可以找到相应的 js 文件，调用 onClick 方法。

模版

一开始的例子中，使用一个 JSON 表达了一个 UI 排版，假如有很多类似的界面元素同时存在，就有很多重复数据的 JSON 文件。这个时候就需要模版特性。比如列表中的每个 Cell，都共享同一个模版，只是填充的数据不一样。以下例子中，将 "imageName" 替换成"${image}"，而不是一个具体的图片。然后提供一个字典映射，每一个数据项映射不同的数据，产生不同的视图。




重用

重用是 Pluto 在设计之初就比较重点考虑的一个因素，也是不同于其他引擎的最大的特色。可以说有了这个特性，才能应用在列表等有高性能要求的场景。重用指的是，在 UITableView 等列表控件，在滑动的时候，不同列表项复用同一个 Cell，Cell 里面的视图数据可以重复使用，核心是为了减少创建视图和修改视图树的次数。值得强调的是，Pluto 里面对视图的重用优化，是已经内置的功能，调用方不需要额外操作。

实现原理如下图所示，每个 Pluto 生成的视图中，会包含一个复用池，当使用复用特性时，视图不会被销毁，而是被回收，回收时，其子视图会被放入复用池内，（这里的子视图是一个视图树，即也包含了子视图的子视图）并隐藏起来。复用时，就只需恢复显示，调整宽高，数据等，比创建视图的成本低很多。


扩展

Pluto 内置了一些渲染控件，比如 文字（TextItem），图片（ImageItem），按钮（ButtonItem）。如果这些组件不满足需求，还可以通过扩展组件来完成封装。实现自定义控件的大概流程如下：


在 demo 里面有演示，包含了实现一个自定义视图的更多细节。

特点分析

这里梳理一下 Pluto 的一些特点。

快速：Pluto 的排版性能与直接书写的排版代码性能相差不大。目前在手机 QQ 上跟其他列表相比，流畅度领先。（当然，比 Auto Layout 性能好很多）异步：Pluto 的整个排版，文字渲染流程，都是可以在工作线程执行的，并且线程安全。不会影响用户操作。

描述型排版：Pluto 接收的排版信息是一个字典，描述型的表达排版信息，不需要写逻辑代码。做成描述型的好处是：

● 方便维护，不易出错（因为不包含代码）。

● 方便缓存。

● 可以是写成 JSON 格式，通过本地读取，或者后台下发来排版。

● 不可变数据: 在整个排版引擎中，排版数据是不可变的，这意味着很容易维护、测试、缓存、复用以及做到线程安全等等。

缓存和复用：由于排版数据是不可变的，所以内部会进行缓存，这样可以加快整个显示流程。渲染部分则会尽量复用已存在的控件，加快渲染。同时同一个视图的排版数据更新，也会内部做差异化对比，排版流程中也会尽可能地复用旧的排版信息。

模版体系：Pluto 有完整的模版功能。同样的样式只需要书写一次，形成模版，然后根据情况往模版填充不同的数据，可以生成不同的视图。模版之间也可以通过组合来复用。

图文混排：Pluto 支持基础控件的混排，比如 Text 标签，Image 标签，也支持自定义标签和自定义控件。

对比分析

在对比分析之前，我们先 review 一下 Pluto 的使用主场景：一个可以无限加载更多 Feed 的 Feed 列表，要求内存，CPU，流畅度都有不错的表现。

针对这个场景，对比分析现有主流的界面开发库，分别是 Xcode 自带的 Storyboard/Xib，Facebook 主导的开源组件 ReactNative、ComponentKit，以及本文的 Pluto。

● storyboard 是一个可视化的 UI 编辑工具，开发效率比较高。性能上，控件都使用了原生控件，所以性能会差一些。也不支持异步排版，影响流畅度。生成的文件是使用 XML 描述，理论上是可以动态下发，但是 XML 格式不公开，各个版本也不保证兼容，所以比较难做到动态下发。

● React Native 使用 JS+HTML 的方式进行开发，开发效率很高。也有很高的动态性和跨平台特性。但是性能比较捉急，在速度上，内存使用上有一些问题，很难在 Feed 流这种性能要求比较高的地方。

● ComponentKit 跟 Pluto 其实很类似，区别最大的地方在于 Component 不支持 JSON/XML 这种静态表达样式的功能，以及事件动态绑定的功能。在动态性和可维护性方面，会弱很多。我们有思考过在 ComponentKit 的基础上增加 JSON 表达样式的功能。但是 ComponentKit 直接使用了原生视图，并没有一个中间的虚拟视图层，所以性能上也是问题。改造成本太高。

● Pluto 相比 React Native 来说，组件不够丰富，使用 JSON 可以让开发效率在描述排版方面接近 React Native；性能相比其他组件来说很不错；支持异步保证了主线程的流畅度；动态性跟 React Native 一样，不能新增控件，控件都是本地预埋。比较依赖本地代码的逻辑，不能修改本地代码的已有逻辑，但是可以替换一部分。当然，逻辑只能预埋的话，也不会有审核风险。

梳理表格如下：


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