一、WebKit簡介

二、WebKit目錄結(jié)構(gòu)

Android平臺的WebKit模塊分成Java和WebKit庫兩個部分，其目錄結(jié)構(gòu)如下表所示：

三、WebKit模塊框架

Android平臺的WebKit模塊由Java層和WebKit庫兩個部分組成，Java層負(fù)責(zé)與Android應(yīng)用程序進(jìn)行通信，而WebKit類庫負(fù)責(zé)實際的網(wǎng)頁排版處理。Java層和C層庫之間通過JNI和Bridge相互調(diào)用，如下圖所示：

3.1 Java層框架

3.1.1 主要類關(guān)系

WebKit模塊的Java層一共由41個文件組成，其中主要的類關(guān)系如下圖所示：

1. WebView

WebView類是WebKit模塊Java層的視圖類，所有需要使用Web瀏覽功能的Android應(yīng)用程序都要創(chuàng)建該視圖對象顯示和處理請求的網(wǎng)絡(luò)資源。目前，WebKit模塊支持HTTP、HTTPS、FTP以及javascript請求。WebView作為應(yīng)用程序的UI接口，為用戶提供了一系列的網(wǎng)頁瀏覽、用戶交互接口，客戶程序通過這些接口訪問WebKit核心代碼。

1. WebViewDatabase

WebViewDatabase是WebKit模塊中針對SQLiteDatabase對象的封裝，用于存儲和獲取運行時瀏覽器保存的緩沖數(shù)據(jù)、歷史訪問數(shù)據(jù)、瀏覽器配置數(shù)據(jù)等。該對象是一個單實例對象，通過getInstance方法獲取WebViewDatabase的實例。WebViewDatabase是WebKit模塊中的內(nèi)部對象，僅供WebKit框架內(nèi)部使用。

1. WebViewCore

WebViewCore類是Java層與C層WebKit核心庫的交互類，客戶程序調(diào)用WebView的網(wǎng)頁瀏覽相關(guān)操作會轉(zhuǎn)發(fā)給BrowserFrame對象。當(dāng)WebKit核心庫完成實際的數(shù)據(jù)分析和處理后會回調(diào)WebViweCore中定義的一系列JNI接口，這些接口會通過CallbackProxy將相關(guān)事件通知相應(yīng)的UI對象。

1. CallbackProxy

CallbackProxy是一個代理類，用于UI線程和WebCore線程交互。該類定義了一系列與用戶相關(guān)的通知方法，當(dāng)WebCore完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，則會調(diào)用CallbackProxy類中對應(yīng)的方法，這些方法通過消息方式間接調(diào)用相應(yīng)處理對象的處理方法。詳細(xì)的處理流程在下文中會具體分析。

1. BrowserFrame

BrowserFrame類負(fù)責(zé)URL資源的載入、訪問歷史的維護(hù)、數(shù)據(jù)緩存等操作，該類會通過JNI接口直接與WebKit C層庫交互。

1. JWebCoreJavaBridge

該類為Java層WebKit代碼提供與C層WebKit核心部分的Timer和Cookies操作相關(guān)的方法。

1. DownloadManagerCore

下載管理核心類，該類負(fù)責(zé)管理網(wǎng)絡(luò)資源下載，所有的Web下載操作均有該類同一管理。該類實例運行在WebKit線程當(dāng)中，與UI線程的交互是通過調(diào)用CallbackProxy對象中相應(yīng)的方法完成。

1. WebSettings

該對象描述了WEB瀏覽器訪問相關(guān)的用戶配置信息。

1. DownloadListener

下載偵聽接口，如果客戶代碼實現(xiàn)該接口，則在下載開始、失敗、掛起、完成等情況下，DownloadManagerCore對象會調(diào)用客戶代碼中實現(xiàn)的DwonloadListener方法。

1. WebBackForwardList

WebBackForwarList對象維護(hù)著用戶訪問歷史記錄，該類為客戶程序提供操作訪問瀏覽器歷史數(shù)據(jù)的相關(guān)方法。

1. WebViewClient

WebViewClient類定義了一系列事件方法，如果Android應(yīng)用程序設(shè)置了WebViewClient派生對象，則在頁面載入、資源載入、頁面訪問錯誤等情況發(fā)生時，該派生對象的相應(yīng)方法會被調(diào)用。

1. WebBackForwardListClient

WebBackForwardListClient對象定義了對訪問歷史操作時可能產(chǎn)生的事件接口，當(dāng)用戶實現(xiàn)了該接口，則在操作訪問歷史時（訪問歷史移除、訪問歷史清空等）用戶會得到通知。

1. WebChromeClient

WebChromeClient類定義了與瀏覽窗口修飾相關(guān)的事件。例如接收到Title、接收到Icon、進(jìn)度變化時，WebChromeClient的相應(yīng)方法會被調(diào)用。

3.1.2 主要類的設(shè)計

3.1.2.1 數(shù)據(jù)載入器的設(shè)計

WebKit模塊的Java部分框架中使用數(shù)據(jù)載入器來加載相應(yīng)類型的數(shù)據(jù)，目前有CacheLoader、DataLoader以及FileLoader三類載入器，他們分別用于處理緩存數(shù)據(jù)、內(nèi)存據(jù)，以及文件數(shù)據(jù)的載入操作。Java層（WebKit模塊）所有的載入器都從StreamLoader繼承（其父類為Handler），由于StreamLoader類的基類為Handler類，因此在構(gòu)造載入器時，會開啟一個事件處理線程，該線程負(fù)責(zé)實際的數(shù)據(jù)載入操作，而請求線程通過消息的方式驅(qū)動數(shù)據(jù)的載入。下圖是數(shù)據(jù)載入器相關(guān)類的類圖結(jié)構(gòu)：

StreamLoader類定義了4個不同的消息（MSG_STATUS、MSG_HEADERS、MSG_DATA、MSG_END），分別表示發(fā)送狀態(tài)消息、發(fā)送消息頭消息、發(fā)送數(shù)據(jù)消息以及數(shù)據(jù)發(fā)送完畢消息。該類提供了2個抽象保護(hù)方法以及一個共有方法：setupStreamAndSendStatus保護(hù)方法主要是用于構(gòu)造與通信協(xié)議相關(guān)的數(shù)據(jù)流，以及向LoadListener發(fā)送狀態(tài)。buildHeaders方法是向子類提供構(gòu)造特定協(xié)議消息頭功能。所有載入器只有一個共有方法（load），因此當(dāng)需要載入數(shù)據(jù)時，調(diào)用該方法即可。與數(shù)據(jù)載入流程相關(guān)的類還有LoaderListener以及BrowserFrame，當(dāng)數(shù)據(jù)載入事件發(fā)生時， WebKit C庫會更新載入進(jìn)度，并且會通知BrowserFrame，BroserFrame接收到進(jìn)度條變更事件后會通過CallbackProxy對象，通知View類進(jìn)度條數(shù)據(jù)變更。下面以DataLoader類為例子，說明數(shù)據(jù)載入以及與UI交互過程：

上圖中綠色部分是BrowserFrame處理進(jìn)度變更事件時，調(diào)用CallbackProxy對象通知視圖變更狀態(tài)的操作，在這里省略。途中灰色部分表示C層代碼，而白色部分表示Java層代碼。

3.2 C層框架

3.2.1 C類與Java類的關(guān)系

1．BrowserFrame

與BrowserFrame Java類相對應(yīng)的C++類為FrameBridge，該類為Dalvik虛擬機回調(diào)BrowserFrame類中定義的本地方法進(jìn)行了封裝。與BrowserFrame中回調(diào)函數(shù)（Java層）相對應(yīng)的C層結(jié)構(gòu)定義如下：

該結(jié)構(gòu)作為FrameBridge（C層）的一個成員變量（mJavaFrame），在FrameBridge構(gòu)造函數(shù)中，用BrowserFrame（Java層）類的回調(diào)方法的偏移量初始化JavaBrowserFrame結(jié)構(gòu)的各個域。初始后，當(dāng)WebCore（C層）在剖析網(wǎng)頁數(shù)據(jù)時，有Frame相關(guān)的資源改變，比如WEB頁面的主題變化，則會通過mJavaFrame結(jié)構(gòu)，調(diào)用指定BrowserFrame對象的相應(yīng)方法，通知Java層處理。

2．JWebCoreJavaBridge

與該對象相對應(yīng)的C層對象為JavaBridge，JavaBridge對象繼承了TimerClient和CookieClient類，負(fù)責(zé)WebCore中的定時器和Cookie管理。與Java層JWebCoreJavaBridge類中方法偏移量相關(guān)的是JavaBridege中幾個成員變量，在構(gòu)造JavaBridge對象時，會初始化這些成員變量，之后有Timer或者Cookies事件產(chǎn)生，WebCore會通過這些ID值，回調(diào)對應(yīng)JWebCoreJavaBridge的相應(yīng)方法。

3．LoadListener

與該對象相關(guān)的C層結(jié)構(gòu)是struct resourceloader_t，該結(jié)構(gòu)保存了LoadListener對象ID、CancelMethod ID以及DownloadFiledMethod ID值。當(dāng)有Cancel或者Download事件產(chǎn)生，WebCore會回調(diào)LoadListener類中的CancelMethod或者DownloadFileMethod。

4．WebViewCore

與WebViewCore相關(guān)的C類是WebCoreViewImpl，WebViewCoreImpl類有個JavaGlue對象作為成員變量，在構(gòu)建WebCoreViewImpl對象時，用WebViewCore（Java層）中的方法ID值初始化該成員變量。并且會將構(gòu)建的WebCoreViewImpl對象指針復(fù)制給WebViewCore（Java層）的mNativeClass，這樣將WebViewCore（Java層）和WebViewCoreImple（C層）關(guān)聯(lián)起來。

5．WebSettings

與WebSettings相關(guān)的C層結(jié)構(gòu)是struct FieldIds，該結(jié)構(gòu)保存了WebSettings類中定義的屬性ID以及方法ID，在WebCore初始化時（WebViewCore的靜態(tài)方法中使用System.loadLibrary載入）會設(shè)置這些方法和屬性的ID值。

6．WebView

與WebView相關(guān)的C層類是WebViewNative，該類中的mJavaGlue中保存著WebView中定義的屬性和方法ID，在WebViewNative構(gòu)造方法中初始化，并且將構(gòu)造的WebViewNative對象的指針，賦值給WebView類的mNativeClass變量，這樣WebView和WebViewNative對象建立了關(guān)系。

3.2.2 主要類關(guān)系

與Java層相關(guān)的C層類如下表所示：

以上幾個類會在Java層請求創(chuàng)建Web Frame的時候被建立，他們的關(guān)系如下圖所示：

上圖中標(biāo)注為深綠色的FrameAndroid是瀏覽器Frame，一個BrowserFrame對象對應(yīng)著一個FrameAndroid對象。而其他8個標(biāo)注為淡綠色的類，是與該Frame顯示、布局等相關(guān)的類。WebKit模塊中所有WebCore核心代碼與用戶交互的操作使用FrameAndroid對象中的Bridge處理（回調(diào)相應(yīng)的Java方法）。

四、基本操作分析

4.1 WebKit模塊初始化

Android SDK中提供了WebView類，該類為客戶提供客戶化瀏覽顯示的功能，如果客戶需要加入瀏覽器的支持，可將該類的實例或者派生類的實例作為視圖，調(diào)用Activity類的setContentView顯示給用戶。當(dāng)客戶代碼中生成第一次生成WebView對象時，會初始化WebKit庫（包括Java層和C層兩個部分），之后用戶可以操作WebView對象完成網(wǎng)絡(luò)或者本地資源的訪問。

WebView對象的生成主要涉及3個類CallbackProxy、WebViewCore以及WebViewDatabase。其中CallbackProxy對象為WebKit模塊中UI線程和WebKit類庫提供交互功能，WebViewCore是WebKit的核心層，負(fù)責(zé)與C層交互以及WebKit模塊C層類庫初始化，而WebViewDatabase為WebKit模塊運行時緩存、數(shù)據(jù)存儲提供支持。WebKit模塊初始化流程如下：

WebView

+–創(chuàng)建CallbackProxy對象

+–創(chuàng)建WebViewCore對象

1–調(diào)用System.loadLibrary載入webcore相關(guān)類庫（C層）

2–如果是第一次初始化WebViewCore對象，創(chuàng)建WebCoreTherad線程

3–創(chuàng)建EventHub對象，處理WebViewCore事件

4–獲取WebIconDatabase對象實例

5–向WebCoreThread發(fā)送初始化消息

+–獲取WebViewDatabase實例

如上所敘，第一步調(diào)用System.loadLibrary方法載入webcore相關(guān)類庫，該過程由Dalvik虛擬機完成，它會從動態(tài)鏈接庫目錄中尋找libWebCore.so類庫，載入到內(nèi)存中，并且調(diào)用WebKit初始化模塊的JNI_OnLoad方法。WebKit模塊的JNI_OnLoad方法中完成了如下初始化操作：

a) 初始化framebridge[register_android_webcore_framebridge]

初始化gFrameAndroidField靜態(tài)變量，以及注冊BrowserFrame類中的本地方法表。

b) 初始化javabridge[register_android_webcore_javabridge]

初始化gJavaBridge.mObject對象，以及注冊JWebCoreJavaBridge類中的本地方法

c) 初始化資源loader[register_android_webcore_resource_loader]

初始化gResourceLoader靜態(tài)變量，以及注冊LoadListener類的本地方法

d) 初始化webviewcore[register_android_webkit_webviewcore]

初始化gWebCoreViewImplField靜態(tài)變量，以及注冊WebViewCore類的本地方法

e) 初始化webhistory[register_android_webkit_webhistory]

初始化gWebHistoryItem結(jié)構(gòu)，以及注冊WebBackForwardList和WebHistoryItem類的本地方法

f) 初始化webicondatabase[register_android_webkit_webicondatabase]

注冊WebIconDatabase類的本地方法

g) 初始化websettings[register_android_webkit_websettings]

初始化gFieldIds靜態(tài)變量，以及注冊WebSettings類的本地方法

h) 初始化webview[register_android_webkit_webview]

初始化gWebViewNativeField靜態(tài)變量，以及注冊WebView類的本地方法

第二步是WebCoreThread初始化，該初始化只在第一次創(chuàng)建WebViewCore對象時完成，當(dāng)用戶代碼第一次生成WebView對象，會在初始化WebViewCore類時創(chuàng)建WebCoreThread線程，該線程負(fù)責(zé)處理WebCore初始化事件。此時WebViewCore構(gòu)造函數(shù)會被阻塞，直到一個WebView初始化請求完畢時，會在WebCoreThread線程中喚醒。

第三步創(chuàng)建EventStub對象，該對象處理WebView類的事件，當(dāng)WebCore初始化完成后會向WebView對象發(fā)送事件，WebView類的EventStub對象處理該事件，并且完成后續(xù)初始化工作。

第四步獲取WebIconDatabase對象實例。

第五步向WebViewCore發(fā)送INITIALIZE事件，并且將this指針作為消息內(nèi)容傳遞。WebView類主要負(fù)責(zé)處理UI相關(guān)的事件，而WebViewCore主要負(fù)責(zé)與WebCore庫交互。在運行時期，UI線程和WebCore數(shù)據(jù)處理線程是運行在兩個獨立的線程當(dāng)中。WebCoreThread線程接收到INITIALIZE線程后，會調(diào)用消息對象參數(shù)的initialize方法，而后喚醒阻塞的WebViewCore Java線程（該線程在WebViewCore的構(gòu)造函數(shù)中被阻塞）。不同的WebView對象實例有不同的WebViewCore對象實例，因此通過消息的方式可以使得UI線程和WebViewCore線程解耦合。WebCoreThread的事件處理函數(shù)，處理INITIALIZE消息時，調(diào)用的是不同WebView中WebViewCore實例的initialize方法。WebViewCore類中的initialize方法中會創(chuàng)建BrowserFrame對象（該對象管理整個WEB窗體，以frame相關(guān)事件），并且向WebView對象發(fā)送WEBCORE_INITIALIZED_MSG_ID消息。WebView消息處理函數(shù)，會根據(jù)消息參數(shù)1初始化指定的WebViewCore對象，并且更新WebViewCore的Frame緩沖。

初始化過程的序列圖如下圖所示：

初始化完成后Java層和C層類圖關(guān)系如下圖所示

上圖中淡綠色的類表示Java層，而灰色類表示C層。

4.2 數(shù)據(jù)載入

4.2.1 載入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)

客戶代碼中可以使用WebView類的loadUrl方法，請求訪問指定的URL網(wǎng)頁數(shù)據(jù)。WebView對象中保存著WebViewCore的引用，由于WebView屬于UI線程，而WebViewCore屬于后臺線程，因此WebView對象的loadUrl被調(diào)用時，會通過消息的方式將URL信息傳遞給WebViewCore對象，該對象會調(diào)用成員變量mBrowserFrame的loadUrl方法，進(jìn)而調(diào)用WebKit庫完成數(shù)據(jù)的載入。其調(diào)用函數(shù)序列如下所示：

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的載入分別由Java層和C層共同完成，Java層完成用戶交互、資源下載等操作，而C層主要完成數(shù)據(jù)分析（建立DOM樹、分析頁面元素等）操作。由于UI線程和WebCore線程運行在不同的兩個線程中，因此當(dāng)用戶請求訪問網(wǎng)絡(luò)資源時，通過消息的方式向WebViewCore對象發(fā)送載入資源請求。在Java層的WebKit模塊中，所有與資源載入相關(guān)的操作都是由BrowserFrame類中對應(yīng)的方法完成，這些方法是本地方法，會直接調(diào)用WebCore庫的C層函數(shù)完成數(shù)據(jù)載入請求，以及資源分析等操作。如上圖所示，C層的FrameLoader類是瀏覽框架的資源載入器，該類負(fù)責(zé)檢查訪問策略以及向Java層發(fā)送下載資源請求等功能。在FrameLoader中，當(dāng)用戶請求網(wǎng)絡(luò)資源時，經(jīng)過一系列的策略檢查后會調(diào)用FrameBridge的startLoadingResource方法，該方法會回調(diào)BrowserFrame（Java）類的startLoadingResource方法，完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的下載，而后BrowserFrame（Java）類的startLoadingResource方法會返回一個LoadListener的對象，FrameLoader會刪除原有的FrameLoader對象，將LoadListener對象封裝成ResourceLoadHandler對象，并且將其設(shè)置為新的FrameLoader。到此完成了一次資源訪問請求，接下來的任務(wù)即是WebCore庫會根據(jù)資源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和構(gòu)建DOM，以及相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

4.2.2 載入本地數(shù)據(jù)

本地數(shù)據(jù)是以data://開頭的URL表示，載入過程和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)一樣，只不過在執(zhí)行FrameLoader類的executeLoad方法時，會根據(jù)URL的SCHEME類型區(qū)分，調(diào)用DataLoader的requestUrl方法（參看3.1.2.1節(jié)對載入器的分析），而不是調(diào)用handleHTTPLoad建立實際的網(wǎng)絡(luò)通信連接。

4.2.3 載入文件數(shù)據(jù)

文件數(shù)據(jù)是以file://開頭的URL，載入的基本流程與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)載入流程基本一致，不同的是在運行FrameLoader類的executeLoad方法時，根據(jù)SCHEME類型，調(diào)用FileLoader的requestUrl方法，完成數(shù)據(jù)加載（參看3.1.2.1節(jié)對載入器的分析）。

4.3 刷新繪制

當(dāng)用戶拖動滾動條、有窗口遮蓋、或者有頁面事件觸發(fā)都會向WebViewCore（Java層）對象發(fā)送背景重繪消息，該消息會引起網(wǎng)頁數(shù)據(jù)的繪制操作。WebKit的數(shù)據(jù)繪制可能出于效率上的考慮，沒有通過Java層，而是直接在C層使用SGL庫完成。與Java層圖形繪制相關(guān)的Java對象有如下幾個：

1. Picture類

該類對SGL封裝，其中變量mNativePicture實際上是保存著SkPicture對象的指針。WebViewCore中定義了兩個Picture對象，當(dāng)作雙緩沖處理，在調(diào)用webKitDraw方法時，會交換兩個緩沖區(qū)，加速刷新速度。

1. WebView類

該類接受用戶交互相關(guān)的操作，當(dāng)有滾屏、窗口遮蓋、用戶點擊頁面按鈕等相關(guān)操作時，WebView對象會與之相關(guān)的WebViewCore對象發(fā)送VIEW_SIZE_CHANGED消息。當(dāng)WebViewCore對象接收到該消息后，將構(gòu)建時建立的mContentPictureB刷新到屏幕上，然后將mContentPictureA與之交換。

1. WebViewCore類

該類封裝了WebKit C層代碼，為視圖類提供對WebKit的操作接口，所有對WebKit庫的用戶請求均由該類處理，并且該類還為視圖類提供了兩個Picture對象，用于圖形數(shù)據(jù)刷新。

下面以Web頁面被鼠標(biāo)拖拽的情況為例子，分析網(wǎng)頁數(shù)據(jù)刷新過程。當(dāng)用戶使用手指點擊觸摸屏，并且移動手指，則會引發(fā)touch事件的產(chǎn)生，Android平臺會將touch事件傳遞給最前端的視圖相應(yīng)（dispatchTouchEvent方法處理）。在WebView類中定義了5種touch模式，在手指拖動Web頁面的情況下，會觸發(fā)mMotionDragMode，并且會調(diào)用View類的scrollBy方法，觸發(fā)滾屏事件以及使視圖無效（重繪，會調(diào)用View的onDraw方法）。WebView視圖中的滾屏事件由onScrollChanged方法響應(yīng)，該方法向WebViewCore對象發(fā)送SET_VISIBLE_RECT事件。

WebViewCore對象接收到SET_VISIBLE_RECT事件后，將消息參數(shù)中保存的新視圖的矩形區(qū)域大小傳遞給nativeSetVisibleRect方法，通知WebCoreViewImpl對象（C層）視圖矩形變更（WebCoreViewImpl::setVisibleRect方法）。在setVisibleRect方法中，會通過虛擬機調(diào)用WebViewCore的contentInvalidate方法，該方法會引發(fā)webkitDraw方法的調(diào)用（通過WEBKIT_DRAW消息）。在webkitDraw方法里，首先會將mContentPictureB對象傳遞給本地方法nativeDraw繪制，而后將mContentPictureB的內(nèi)容與mContentPictureA的內(nèi)容對調(diào)。在這里mContentPictureA緩沖區(qū)是供給WebViewCore的draw方法使用，如果用戶選擇某個控件，繪制焦點框時候WebViewCore對象的draw方法會調(diào)用，繪制的內(nèi)容保存在mContentPictureA中，之后會通過Canvas對象（Java層）的drawPicture方法將其繪制到屏幕上，而mContentPictureB緩沖區(qū)是用于built操作的，nativeDraw方法中首先會將傳遞的mContentPictureB對象數(shù)據(jù)重置，而后在重新構(gòu)建的mContentPictureB畫布上，將層上相關(guān)的元素繪制到該畫布上。上面提到，之后會將mContentPictureB和mContentPictureA的內(nèi)容對調(diào)，這樣一次重繪事件產(chǎn)生時（會調(diào)用WebView.onDraw方法）會將mContentPictureA的數(shù)據(jù)使用Canvas類的drawPicture繪制到屏幕上。當(dāng)webkitDraw方法將mContentPictureA與mContentPictureB指針對調(diào)后，會向WebView對象發(fā)送NEW_PICTURE_MSG_ID消息，該消息會引發(fā)WebViewCore的VIEW_SIZE_CHANGED消息的產(chǎn)生，并且會使當(dāng)前視圖無效產(chǎn)生重繪事件(invalidate())，引發(fā)onDraw方法的調(diào)用，完成一次網(wǎng)頁數(shù)據(jù)的繪制過程。