深入剖析Alita：解密如何把RN转换成微信小程序

5月底我们正式对外开源了业内首个React Native转微信小程序引擎Alita项目（ github.com/areslabs/al…）。这个项目的发起是因为团队内部有大量使用React Native开发的业务模块，大部分业务都有移植到H5和微信小程序的需求。所以我们开始思考如何通过技术的方式来实现把React Native代码转换微信小程序的。经过内部孵化和大量业务落地验证，最终我们对社区贡献了Alita引擎。她的定位非常明确，我们不造新框架，Alita必须低侵入性并且只做好一件事情，就是把你的React Native代码转换并运行在微信小程序端（未来可能覆盖更多端）。

开源社区其实也一直在致力于打通React和微信小程序，涌现出了很多优秀的框架（同是京东凹凸实验室出品的Taro就是非常出色的框架），我们发现大部分虽然基于React，但是提供了新的框架和新语法规则，对React Native的处理比较少。更重要的是现有框架对React语法采用的是编译时处理方案，对JSX语法限制比较大（后面文章会详细分析）。我们对Alita的期望是不能对JSX语法有太多限制，不能有侵入性，不给React Native的开发者带来太多的负担。所以最终Alita引擎没有基于任何现有的编译时方案，而是另辟溪路，走了一条颇具开创性的运行期处理方案。

抛开技术细节，针对Alita的使用者有2点必须了解：1）如果你打算转换复杂的RN应用，需要特别注意，微信小程序包有大小限制，不能超过4M。2）Alita不能直接把原生组件/第三方组件转换成小程序代码。不过，Alita提供了扩展这些组件的方式，这点很像在RN上提供原生平台组件。另外，我们近期会推出alita-ui，这个UI库包含了社区常用的RN组件，可以直接被Alita转换引擎支持。

Talk is cheap. Show me the code.

直接上干货！接下来我们从纯技术的角度剖析一下Alita引擎的核心部分：如何实现运行期处理JSX

现有社区方案的局限

在剖析Alita之前，我们先来看一下现有的社区方案，我们说现有方案对JSX现在比较大，那他们是怎么做的呢？他们主要是通过在编译阶段把React代码转换为等效的微信小程序代码，来把React代码运行在微信小程序端。举个例子，比如React逻辑表达式：

xx && <Text>Hello</Text>

将会被转换为等效的小程序wx:if指令：

<Text wx:if="{{xx}}">Hello</Text>

那么这种编译阶段处理的方式有什么问题呢，通过下面的React代码看下。

class App extends React.Component {
    render () {
        const a = <Text>Hello</Text>
        const b = a

        return (
            <View>
                {b}
            </View>
        )
    }
}

这里声明了变量a：const a = <Text>Hello</Text>，变量b：const b = a。我们看下编译方案（这里以Taro1.3为例）对上面代码的转换过程。

这个例子不是特别复杂，却报错了。

要想理解上面的代码为什么报错，我们首先要理解编译阶段。本质上来说在编译阶段，代码其实就是‘字符串’，而编译阶段处理方案，就需要从这个‘字符串’中分析出必要的信息（通过AST，正则等方式）然后做对应的等效转换处理。

而对于上面的例子，需要做什么等效处理呢？需要我们在编译阶段分析出b是JSX片段：b = a = <Text>Hello</Text>，然后把<View>{b}</View>中的{b}等效替换为<Text>Hello</Text>。然而在编译阶段要想确定b的值是很困难的，有人说可以往前追溯来确定b的值，也不是不可以，但是考虑一下由于b = a，那么就先要确定a的值，这个a的值怎么确定呢？需要在b可以访问到的作用域链中确定a，然而a可能又是由其他变量赋值而来，循环往复，期间一旦出现不是简单赋值的情况，比如函数调用，三元判断等运行时信息，追溯就宣告失败，要是a本身就是挂在全局对象上的变量，追溯就更加无从谈起。

所以在编译阶段 是无法简单确定b的值的。

我们再仔细看下上图的报错信息：a is not defined。

为什么说a未定义呢？这是涉及到另外一个问题，我们知道<Text>Hello</Text>，其实等效于React.createElement(Text, null, 'Hello')，而React.createElement方法的返回值就是一个普通JS对象，形如

// ReactElement对象
{
   tag: Text,
   props: null,
   children: 'Hello'
   ...
}

但是，我们刚说了编译阶段需要对JSX做等效处理，需要把JSX转换为wxml，所以<Text>Hello</Text>这个JSX片段被特殊处理了，a不再是一个普通js对象，这里我们看到a变量甚至丢失了，这里暴露了一个很严重的问题：代码语义被破坏了。

Alita处理方案

编译时解决方案，更加像一个增强的模版，只要你遵循相关约定和语法限制，从工程角度来说完全是可以构建出完整的应用的。但是站在更高的抽象上，React带来的本身就是对UI的重新思考，无论是UI as code，还是React is "value UI"。

Alita并不改变React语义，她采用的是一种动态处理JSX的方案，那接下来，我们就一步步揭秘Alita的运行时方案，沿着下面原理图。我们从两个方面说明：Alita编译阶段，Alita运行时。

编译阶段

概括的来说，静态编译阶段主要做两个事情：

转译React代码，使之可以被小程序识别，具体的比如用React.createElement替换JSX，比如async/await语法处理等等。
枚举并标识独立JSX片段，生成小程序wxml文件。

为了直观的表明Alita与社区其他编译时方案的不同，假定有一下JSX片段，我们看下Alita静态编译做的事情。

const x = <Text>x</Text>

const y = (
	<View>
		<Button/>
		<Image/>
		<View>
			<Text>HI</Text>
		</View>
	</View>
)

经过Alita编译阶段之后：

const x = React.createElement(Text, {uuid: "000001"}, "x");
const y = React.createElement(
    View,
    {uuid: "000002"},
    React.createElement(Button, null),
    React.createElement(Image, null),
    React.createElement(
        View,
        null,
        React.createElement(Text, null, "HI")
    )
);

每一个独立JSX片段，都会被uuid唯一标识。同时生成 wxml文件

<template name="000001">
	<Text>x</Text>
</template>

<template name="000002">
	<View>
		<Button/>
		<Image/>
		<View>
			<Text>HI</Text>
		</View>
	</View>
</template>

<!--占位template-->
<template is="{{uiDes.name}}" data="{{...uiDes}}"/>

用小程序template包裹独立JSX片段，其name属性就是上文的uuid。最后，需要在结尾生成一个占位模版：<template is="{{uiDes.name}}" data="{{...uiDes}}"/>。

[template is]的动态性配合uuid标识将是运行时处理JSX的关键，下文会继续提及。

编译阶段到这里就结束了。

Alita运行时

关于Alita运行时，核心是内嵌的mini-react，这是一个适用微信小程序并且五脏俱全的React。让我们先简单回顾一下React的渲染过程：

递归（React16.x引入Fiber之后，不再使用递归的方式了）的构建组件树结构，创建组件实例，执行组件对应生命周期，context计算，ref等等。当state有更新时，再次调用相应生命周期，判断节点是否复用（virtual-dom）等。此外，在执行过程中会调用浏览器DOM API（appendChild， removeChild, insertBefore等等方法）不断操作原生节点，最终生成UI视图。

Alita mini-react的执行过程基本和这一致，也会递归构建组件树，调用生命周期等等，区别在于Alita无法调用DOM API，熟悉微信小程序开发的同学都知道，微信小程序屏蔽了DOM API。那么没有了DOM API，只剩小程序的wxml静态模版，怎么实现动态化处理React语法呢？

还记得编译阶段生成的uuid吗？每一个uuid代表了一个独立的JSX片段，在ReactDOM.render递归执行阶段，Alita会收集聚合JSX片段的uuid属性，生成并返回uiDes数据结构，这个uiDes数据包含了所有要渲染的片段信息，这份数据会传递给小程序，然后小程序把uiDes 设置给占位模版<template is="{{uiDes.name}}" data="{{...uiDes}}"/>，递归渲染出最终的视图。

下面我们看一段相对复杂的React代码，我们将以这段代码，完整的说明Alita的运行过程：

class App extends React.Component {

    getHeader() {
        return (
            <View>
                <Image/>
                <Text>Header</Text>
            </View>
        )
    }

    f(a) {
        if (!this.props.xx) {
            return a
        }

        return null
    }

    render() {
        const a = <Text>Hello World</Text>
        const b = this.f(a)

        return <View>
            {this.getHeader()}
            {b}
        </View>
    }
}

首先用uuid标识独立JSX片段，并用babel转义以上代码，如下：

class App extends React.Component {
    getHeader() {
        return React.createElement(
            View, 
            {uuid: "000001"},
            React.createElement(Image, null),
            React.createElement(Text, null, "Header")
        );
    }

    f(a) {
        if (!this.props.xx) {
            return a;
        }

        return null;
    }

    render() {
        const a = React.createElement(Text, {uuid: "000002"}, "Hello World");
        const b = this.f(a);
        return React.createElement(View, {uuid: "000003"}, this.getHeader(), b);
    }

}

同时提取独立JSX片段生成wxml文件：

<template name="000001">
    <View>
        <Image/>
        <Text>Header</Text>
    </View>
</template>

<template name="000002">
	<Text>Hello World</Text>
</template>

<template name="000003">
	<View>
		<template is="{{child001.name}}" data="{{...child001}}"/>
		<template is="{{child003.name}}" data="{{...child002}}"/>
	</View>
</template>

<!--占位template-->
<template is="{{uiDes.name}}" data="{{...uiDes}}"/>

以上过程都是在编译阶段就处理完毕的，现在让我们考虑一下ReactDOM.render(<App/>, parent)执行过程（这里使用ReactDOM.render只是方便理解）：

ReactDOM.render 判断出App是自定义组件，创建其实例，执行componentWillMount等生命周期。递归处理render方法返回的ReactElement对象，即：React.createElement(View, {uuid: "000003"}, this.getHeader(), b);。
处理最外层 View，收集uuid，生成UI描述：uiDes = {name: "000003"}
遍历children
处理第一个孩子节点：this.getHeader()，它的值是React.createElement(Text,{name: "000001"}, "Header")，递归处理这个值，由于Text是基本元素，递归终止，第一个孩子处理结束。此时uiDes的值如下：
```
uiDes = {
	name: "000003",
	
	child001: {
	    name: "000001"
	}
}
```
处理第二个孩子节点，b。当this.props.xx为true的时候b就是null，直接忽略。这里并没有传递xx属性，所以b = a = React.createElement(Text, {name: "000002"}, "Hello World")。Text是基本元素，递归终止，第二个孩子处理结束，此时uiDes的值如下：
```
uiDes = {
	name: "000003",
	
	child001: {
	    name: "000001"
	},
	
	child002: {
	    name: "000002"
	}
}
```
children遍历结束。
微信小程序获取到uiDes，设置到下面的占位模版，渲染对应视图，首先是外层000003模版，然后是其两个孩子节点，分别是000001模版，000002模版，最终渲染出完整视图。
```
<template is="{{uiDes.name}}" data="{{...uiDes}}"/>
```

在这整个过程中，你的所有JS代码都是运行在React过程中的，语义完全一致，JSX片段也不会被任何特殊处理，只是简单的React.createElement调用。最终会输出一个uiDes数据到小程序，小程序通过这个uiDes渲染出视图。另外由于这里的React过程只是纯js运算，不涉及DOM操作，执行是非常迅速的，通常只有几ms，也就是说mini-react的开销是很小的。

以上可见Alita对JSX片段的处理是动态的，你可以在任何地方，任何函数出现任何JSX片段, 最终代码执行结果会确定渲染哪一个片段，只有执行结果的片段的uuid会被写入uiDes。这和编译时方案的静态识别有着本质的区别。

另外由于上层运行还是React，所以Alita在支持redux等库上有天然的优势。

总结

我们需要一种更加React的方式处理小程序。Alita在这个方向上更进了一些，Alita的源码是完全公开的，我们也会不断提供剖析Alita原理的文章，希望给社区带来一个新的思路，也给开发者提供一个新的选择，另外让更多的的开发者理解Alita的原理，也是希望更多的人能够参与进来， "The world needs more heroes!!”。

Alita可以转换React应用吗？基于我们内部需求，我们只处理了React Native代码。但是React语法处理是相通的，把Alita扩展到转换React应用并不是很困难，不过暂时我们还没有扩展的排期，我们下一步的计划是优化/重构内部在使用的RN转H5工具，最终的形态应该是基于RN开发生态，通过Alita转换引擎支持实现全端的覆盖。

额外提一句，Flutter也是可以运行在Web端的，而微信小程序的运行环境就是web，那么基于Alita运行时方案，是不是可以幻想一下Flutter与微信小程序的融合呢。

Github: github.com/areslabs/al…