一篇看懂Android与Flutter之间的通信

在不得不看的Flutter与Android混合开发一文中讲述了Android项目如何导入flutter模块，但有一个问题，就是它们之间还不能互相通信，但这又是非常必要的。所以本文就来讲述一下Android如何与flutter进行通信。

1、架构概述

消息通过平台通道在native(host)与flutter(client)之间传递，如下图所示：

为了确保用户界面能够正确响应，消息都是以异步的方式进行传递。无论是native向flutter发送消息，还是flutter向native发送消息。

在flutter中，MethodChannel可以发送与方法调用相对应的消息。在native平台上，MethodChannel在Android可以接收方法调用并返回结果。这些类可以帮助我们用很少的代码就能开发平台插件。

注意：本节内容来自flutter官网，读者可自行查阅。

2、平台通道数据类型支持和编解码器

平台通道可以使用提供的编解码器对消息进行编解码，这些编解码器支持简单类似JSON的值的高效二进制序列化，例如布尔值，数字，字符串，字节缓冲区以及这些的列表和映射。当你发送和接收值时，会自动对这些值进行序列化和反序列化。

下表显示了如何在平台端接收Dart值，反之亦然：

Dart	Android	iOS
null	null	nil (NSNull when nested)
bool	java.lang.Boolean	NSNumber numberWithBool:
int	java.lang.Integer	NSNumber numberWithInt:
int, if 32 bits not enough	java.lang.Long	NSNumber numberWithLong:
int, if 64 bits not enough	java.math.BigInteger	FlutterStandardBigInteger
double	java.lang.Double	NSNumber numberWithDouble:
String	java.lang.String	NSString
Uint8List	byte[]	FlutterStandardTypedData typedDataWithBytes:
Int32List	int[]	FlutterStandardTypedData typedDataWithInt32:
Int64List	long[]	FlutterStandardTypedData typedDataWithInt64:
Float64List	double[]	FlutterStandardTypedData typedDataWithFloat64:
List	java.util.ArrayList	NSArray
Map	java.util.HashMap	NSDictionary

关于编解码器，Android端提供了以下四种。

• BinaryCodec：是最简单的一种编解码器，其返回值类型与入参的类型相同，均为二进制格式（ByteBuffer）。由于BinaryCodec在编解码过程中什么都没做，只是原封不动的将二进制数据返回。所以传递的数据在编解码时会免于拷贝，这种方式在传递的数据量比较大时很有用。比如从Android侧传入一张图片到Flutter侧显示。
• StandardMessageCodec：是BasicMessageChannel的默认编解码器，支持基础数据类型、列表及字典等。在编码时会先将数据写入到ByteArrayOutputStream流中，然后再将该流中的数据写入到ByteBuffer中。在解码时，直接从ByteBuffer中读取数据。
• StandardMethodCodec：是基于StandardMessageCodec的封装。是MethodChannel与EventChannel的默认编解码器。
• StringCodec：是用于字符串与二进制数据之间的编解码，其编码格式为UTF-8。在编码时会将String转成byte数组，然后再将该数组写入到ByteBuffer中。在解码时，直接从ByteBuffer中读取数据
• JSONMessageCodec：内部调用StringCodec来实现编解码。
• JSONMethodCodec：基于JSONMessageCodec的封装。可以在MethodChannel与EventChannel中使用。

ByteBuffer是Nio中的一个类，顾名思义——就是一块存储字节的区域。它有两个实现类——DirectByteBuffer与HeapByteBuffer，DirectByteBuffer是直接在内存中开辟了一块区域来存储数据，而HeapByteBuffer是在JVM堆中开辟一块区域来存储数据，所以要想数据在DirectByteBuffer中与HeapByteBuffer互通，就需要进行一次拷贝。关于ByteBuffer的更多内容可以去阅读Java NIO 的前生今世 之三 NIO Buffer 详解这篇文章。

3、通信方式

前面讲了Android与flutter通信的一些基础知识，下面就进入正题，来看Android如何与flutter进行通信。

Android与Flutter之间的通信共有四种实现方式。

1. 由于在初始化flutter页面时会传递一个字符串——route，因此我们就可以拿route来做文章，传递自己想要传递的数据。该种方式仅支持单向数据传递且数据类型只能为字符串，无返回值。
2. 通过EventChannel来实现，EventChannel仅支持数据单向传递，无返回值。
3. 通过MethodChannel来实现，MethodChannel支持数据双向传递，有返回值。
4. 通过BasicMessageChannel来实现，BasicMessageChannel支持数据双向传递，有返回值。

下面就来看一下这几种方式的使用。

3.1、初始化时传值

主要是利用了创建flutter页面传递的route来做文章，笔者认为该种方式属于取巧，但还是可以用来传递数据。它的使用很简单，代码如下。

首先来看Android代码。

//第三个参数可以换成我们想要字符串。
FlutterView flutterView = Flutter.createView(this, getLifecycle(), "route");

在flutter中，我们只需要通过下面代码来获取值即可。

void main() => runApp(MyApp(
      initParams: window.defaultRouteName,
    ));

class MyApp extends StatelessWidget {
  final String initParams;//既是前面传递的值——route

  MyApp({Key key, @required this.initParams}) : super(key: key);

  @override
  Widget build(BuildContext context) {...}
}

通过该种方式就可以在初始化flutter时，Android给flutter传递数据。由于runApp仅会调用一次，所以该种方式只能传递一次数据且数据只能是字符串。

使用window的相关API需要导入包dart:ui

3.2、EventChannel

EventChannel是一种native向flutter发送数据的单向通信方式，flutter无法返回任何数据给native。主要用于native向flutter发送手机电量变化、网络连接变化、陀螺仪、传感器等。它的使用方式如下。

首先来看Android代码。

public class EventChannelPlugin implements EventChannel.StreamHandler {

    private static final String TAG = EventChannelPlugin.class.getSimpleName();
    private EventChannel.EventSink eventSink;
    private Activity activity;

    static EventChannelPlugin registerWith(FlutterView flutterView) {
        EventChannelPlugin plugin = new EventChannelPlugin(flutterView);
        new EventChannel(flutterView, "EventChannelPlugin").setStreamHandler(plugin);
        return plugin;

    }

    private EventChannelPlugin(FlutterView flutterView) {
        this.activity = (Activity) flutterView.getContext();
    }

    void send(Object params) {
        if (eventSink != null) {
            eventSink.success(params);
        }
    }

    void sendError(String str1, String str2, Object params) {
        if (eventSink != null) {
            eventSink.error(str1, str2, params);
        }
    }

    void cancel() {
        if (eventSink != null) {
            eventSink.endOfStream();
        }
    }
    //第一个参数为flutter初始化EventChannel时返回的值，仅此一次
    @Override
    public void onListen(Object o, EventChannel.EventSink eventSink) {
        this.eventSink = eventSink;
        Log.i(TAG, "eventSink：" + eventSink);
        Log.i(TAG, "Object：" + o.toString());
        Toast.makeText(activity, "onListen——obj：" + o, Toast.LENGTH_SHORT).show();
    }

    @Override
    public void onCancel(Object o) {
        Log.i(TAG, "onCancel：" + o.toString());
        Toast.makeText(activity, "onCancel——obj：" + o, Toast.LENGTH_SHORT).show();
        this.eventSink = null;
    }
}

笔者对Android端代码做了一个简单的封装，还是很好理解的。下面就来看flutter代码实现。

class _MyHomePageState extends State<MyHomePage> {
  EventChannel _eventChannelPlugin = EventChannel("EventChannelPlugin");
  StreamSubscription _streamSubscription;
  @override
  void initState() {
    _streamSubscription = _eventChannelPlugin
         //["abc", 123, "你好"]对应着Android端onListen方法的第一个参数，可不传值
        .receiveBroadcastStream(["abc", 123, "你好"])
        .listen(_onToDart, onError: _onToDartError, onDone: _onDone);
    super.initState();
  }

  @override
  void dispose() {
    if (_streamSubscription != null) {
      _streamSubscription.cancel();
      _streamSubscription = null;
    }
    super.dispose();
  }
  //native端发送正常数据
  void _onToDart(message) {
    print(message);
  }
  //当native出错时，发送的数据
  void _onToDartError(error) {
    print(error);
  }
  //当native发送数据完成时调用的方法，每一次发送完成就会调用
  void _onDone() {
    print("消息传递完毕");
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {...}
}

上面就是通过EventChannel来进行通信的代码实现，调用EventChannelPlugin的send方法就能给flutter发送数据。

3.3、MethodChannel

MethodChannel是一种native与flutter之间互相发送数据的通信方式，顾名思义，通过MethodChannel就能调用native与flutter中相对应的方法，该种方式有返回值。它的使用方式如下。

首先来看Android端的代码实现。

public class MethodChannelPlugin implements MethodChannel.MethodCallHandler {

    private Activity activity;
    private MethodChannel channel;

    public static MethodChannelPlugin registerWith(FlutterView flutterView) {
        MethodChannel channel = new MethodChannel(flutterView, "MethodChannelPlugin");
        MethodChannelPlugin methodChannelPlugin = new MethodChannelPlugin((Activity) flutterView.getContext(), channel);
        channel.setMethodCallHandler(methodChannelPlugin);
        return methodChannelPlugin;
    }

    private MethodChannelPlugin(Activity activity, MethodChannel channel) {
        this.activity = activity;
        this.channel = channel;

    }
    //调用flutter端方法，无返回值
    public void invokeMethod(String method, Object o) {
        channel.invokeMethod(method, o);
    }
    //调用flutter端方法，有返回值
    public void invokeMethod(String method, Object o, MethodChannel.Result result) {
        channel.invokeMethod(method, o, result);
    }

    @Override
    public void onMethodCall(MethodCall methodCall, MethodChannel.Result result) {
        switch (methodCall.method) {
            case "send"://返回的方法名
                //给flutter端的返回值
                result.success("MethodChannelPlugin收到：" + methodCall.arguments);
                Toast.makeText(activity, methodCall.arguments + "", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                if (activity instanceof FlutterAppActivity) {
                    ((FlutterAppActivity) activity).showContent(methodCall.arguments);
                }
                break;
            default:
                result.notImplemented();
                break;
        }
    }
}

笔者对Android端代码做了一个简单的封装，还是很好理解的。下面就来看flutter代码实现。

class _MyHomePageState extends State<MyHomePage> {
  MethodChannel _methodChannel = MethodChannel("MethodChannelPlugin");
  @override
  void initState() {
    _methodChannel.setMethodCallHandler((handler) => Future<String>(() {
          print("_methodChannel：${handler}");
          //监听native发送的方法名及参数
          switch (handler.method) {
            case "send":
              _send(handler.arguments);//handler.arguments表示native传递的方法参数
              break;
          }
        }));
    super.initState();
  }
  //native调用的flutter方法
  void _send(arg) {
    setState(() {
      _content = arg;
    });
  }
  String _resultContent = "";
  
  //flutter调用native的相应方法
  void _sendToNative() {
      Future<String> future =
          _methodChannel.invokeMethod("send", _controller.text);
      future.then((message) {
        setState(() {
           //message是native返回的数据
          _resultContent = "返回值：" + message;
        });
      });
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {...}
}

上面就是通过MethodChannel来进行通信的代码实现。还是比较简单的。在Android端使用只需要调用MethodChannelPlugin的invokeMethod方法即可。在flutter端使用只需要参考_sendToNative方法的实现即可。

3.4、BasicMessageChannel

BasicMessageChannel是一种能够在native与flutter之间互相发送消息的通信方式，它支持数据类型最多，使用范围最广。EventChannel与MethodChannel的应用场景可以使用BasicMessageChannel来实现，但BasicMessageChannel的应用场景就不一定能够使用EventChannel与MethodChannel来实现。该方式有返回值。它的使用方式如下。

首先来看Android代码的实现。

//这里支持的数据类型为String。
public class BasicMessageChannelPlugin implements BasicMessageChannel.MessageHandler<String> {

    private Activity activity;

    private BasicMessageChannel<String> messageChannel;

    static BasicMessageChannelPlugin registerWith(FlutterView flutterView) {
        return new BasicMessageChannelPlugin(flutterView);
    }

    private BasicMessageChannelPlugin(FlutterView flutterView) {
        this.activity = (Activity) flutterView.getContext();
        this.messageChannel = new BasicMessageChannel<String>(flutterView, "BasicMessageChannelPlugin", StringCodec.INSTANCE);
        messageChannel.setMessageHandler(this);
    }


    @Override
    public void onMessage(String s, BasicMessageChannel.Reply<String> reply) {
        reply.reply("BasicMessageChannelPlugin收到：" + s);
        if (activity instanceof FlutterAppActivity) {
            ((FlutterAppActivity) activity).showContent(s);
        }
    }

    void send(String str, BasicMessageChannel.Reply<String> reply) {
        messageChannel.send(str, reply);
    }
}

笔者对Android端代码做了一个简单的封装，还是很好理解的。下面就来看flutter代码实现。

class _MyHomePageState extends State<MyHomePage> {
  //StringCodec()为编码格式
  BasicMessageChannel<String> _basicMessageChannel =
      BasicMessageChannel("BasicMessageChannelPlugin", StringCodec());


  @override
  void initState() {
    _basicMessageChannel.setMessageHandler((message) => Future<String>(() {
          print(message);
          //message为native传递的数据
          setState(() {
            _content = message;
          });
          //给Android端的返回值
          return "收到Native消息：" + message;
        }));
    _controller = TextEditingController();
    super.initState();
  }

  //向native发送消息
  void _sendToNative() {
      Future<String> future = _basicMessageChannel.send(_controller.text);
      future.then((message) {
        _resultContent = "返回值：" + message;
      });
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {...}
}

上面就是通过BasicMessageChannel来进行通信的代码实现。在Android端只需要调用BasicMessageChannelPlugin的send方法就可以向flutter发送数据，BasicMessageChannel.Reply<String>是返回值的回调方法。在flutter端使用只需要参考_sendToNative方法的实现即可。

4、通信原理

从分析Android与Flutter通信的源码来看，实现还是比较简单的，都是以ByteBuffer为数据载体，然后通过BinaryMessenger来发送与接收数据。整体设计如下。

从图中可以看出，Android侧与flutter侧采用了相同的设计。前面说过通信时是异步进行的，那么线程切换在哪？其实是在系统底层实现的。在Android与Flutter通信中，系统底层屏蔽了线程切换、数据拷贝等大量复杂操作。使得Android侧与flutter侧能方便的来进行通信。

在Android侧，BinaryMessenger是一个接口，在FlutterView中实现了该接口，在BinaryMessenger的方法中通过JNI来与系统底层沟通。在Flutter侧，BinaryMessenger是一个类，该类的作用就是与类window沟通，而类window才真正与系统底层沟通。

关于通信的底层实现可以去阅读闲鱼的技术文章——深入理解Flutter Platform Channel，这篇文章很好的讲述了Flutter与Native通信的系统底层原理。

5、总结

在Android与Flutter混合开发模式下，相互之间通信的场景肯定不会少。了解Android与Flutter之间通信的各种方式及使用，有助于选用合理的方式来实现。