Android JSBridge的原理与实现
发布于 2016-03-07 10:27:39 | 255 次阅读 | 评论: 0 | 来源: 分享
Android移动端操作系统
Android是一种基于Linux的自由及开放源代码的操作系统，主要使用于移动设备，如智能手机和平板电脑，由Google公司和开放手机联盟领导及开发。尚未有统一中文名称，中国大陆地区较多人使用“安卓”或“安致”。
在Android中，JSBridge已经不是什么新鲜的事物了，各家的实现方式也略有差异。大多数人都知道WebView存在一个漏洞，见WebView中接口隐患与手机挂马利用，虽然该漏洞已经在Android 4.2上修复了，即使用@JavascriptInterface代替addJavascriptInterface，但是由于兼容性和安全性问题，基本上我们不会再利用Android系统为我们提供的addJavascriptInterface方法或者@JavascriptInterface注解来实现，所以我们只能另辟蹊径，去寻找既安全，又能实现兼容Android各个版本的方案。
首先我们来了解一下为什么要使用JSBridge，在开发中，为了追求开发的效率以及移植的便利性，一些展示性强的页面我们会偏向于使用h5来完成，功能性强的页面我们会偏向于使用native来完成，而一旦使用了h5，为了在h5中尽可能的得到native的体验，我们native层需要暴露一些方法给js调用，比如，弹Toast提醒，弹Dialog，分享等等，有时候甚至把h5的网络请求放着native去完成，而JSBridge做得好的一个典型就是微信，微信给开发者提供了JSSDK，该SDK中暴露了很多微信native层的方法，比如支付，定位等。
那么，怎么去实现一个兼容Android各版本又具有一定安全性的JSBridge呢？我们知道，在WebView中，如果java要调用js的方法，是非常容易做到的，使用WebView.loadUrl(“javascript:function()”)即可，这样，就做到了JSBridge的native层调用h5层的单向通信，但是h5层如何调native层呢，我们需要寻找这么一个通道，仔细回忆一下，WebView有一个方法，叫setWebChromeClient，可以设置WebChromeClient对象，而这个对象中有三个方法，分别是onJsAlert,onJsConfirm,onJsPrompt，当js调用window对象的对应的方法，即window.alert，window.confirm，window.prompt，WebChromeClient对象中的三个方法对应的就会被触发，我们是不是可以利用这个机制，自己做一些处理呢？答案是肯定的。
至于js这三个方法的区别，可以详见w3c JavaScript 消息框 。一般来说，我们是不会使用onJsAlert的，为什么呢？因为js中alert使用的频率还是非常高的，一旦我们占用了这个通道，alert的正常使用就会受到影响，而confirm和prompt的使用频率相对alert来说，则更低一点。那么到底是选择confirm还是prompt呢，其实confirm的使用频率也是不低的，比如你点一个链接下载一个文件，这时候如果需要弹出一个提示进行确认，点击确认就会下载，点取消便不会下载，类似这种场景还是很多的，因此不能占用confirm。而prompt则不一样，在Android中，几乎不会使用到这个方法，就是用，也会进行自定义，所以我们完全可以使用这个方法。该方法就是弹出一个输入框，然后让你输入，输入完成后返回输入框中的内容。因此，占用prompt是再完美不过了。
到这一步，我们已经找到了JSBridge双向通信的一个通道了，接下来就是如何实现的问题了。本文中实现的只是一个简单的demo，如果要在生产环境下使用，还需要自己做一层封装。
要进行正常的通信，通信协议的制定是必不可少的。我们回想一下熟悉的http请求url的组成部分。形如http://host:port/path?param=value，我们参考http，制定JSBridge的组成部分，我们的JSBridge需要传递给native什么信息，native层才能完成对应的功能，然后将结果返回呢？显而易见我们native层要完成某个功能就需要调用某个类的某个方法，我们需要将这个类名和方法名传递过去，此外，还需要方法调用所需的参数，为了通信方便，native方法所需的参数我们规定为json对象，我们在js中传递这个json对象过去，native层拿到这个对象再进行解析即可。为了区别于http协议，我们的jsbridge使用jsbridge协议，为了简单起见，问号后面不适用键值对，我们直接跟上我们的json字符串，于是就有了形如下面的这个uri
jsbridge://className:port/methodName?jsonObj
有人会问，这个port用来干嘛，其实js层调用native层方法后，native需要将执行结果返回给js层，不过你会觉得通过WebChromeClient对象的onJsPrompt方法将返回值返回给js不就好了吗，其实不然，如果这么做，那么这个过程就是同步的，如果native执行异步操作的话，返回值怎么返回呢？这时候port就发挥了它应有的作用，我们在js中调用native方法的时候，在js中注册一个callback，然后将该callback在指定的位置上缓存起来，然后native层执行完毕对应方法后通过WebView.loadUrl调用js中的方法，回调对应的callback。那么js怎么知道调用哪个callback呢？于是我们需要将callback的一个存储位置传递过去，那么就需要native层调用js中的方法的时候将存储位置回传给js，js再调用对应存储位置上的callback，进行回调。于是，完整的协议定义如下：
jsbridge://className:callbackAddress/methodName?jsonObj
假设我们需要调用native层的Logger类的log方法，当然这个类以及方法肯定是遵循某种规范的，不是所有的java类都可以调用，不然就跟文章开头的WebView漏洞一样了，参数是msg，执行完成后js层要有一个回调，那么地址就如下
jsbridge://Logger:callbackAddress/log?{"msg":"native log"}
至于这个callback对象的地址，可以存储到js中的window对象中去。至于怎么存储，后文会慢慢倒来。
上面是js向native的通信协议，那么另一方面，native向js的通信协议也需要制定，一个必不可少的元素就是返回值，这个返回值和js的参数做法一样，通过json对象进行传递，该json对象中有状态码code，提示信息msg，以及返回结果result，如果code为非0，则执行过程中发生了错误，错误信息在msg中，返回结果result为null，如果执行成功，返回的json对象在result中。下面是两个例子，一个成功调用，一个调用失败。
{
"code":500,
"msg":"method is not exist",
"result":null
}
{
"code":0,
"msg":"ok",
"result":{
"key1":"returnValue1",
"key2":"returnValue2",
"key3":{
"nestedKey":"nestedValue"
"nestedArray":["value1","value2"]
}
}
}
那么这个结果如何返回呢，native调用js暴露的方法即可，然后将js层传给native层的port一并带上，进行调用即可，调用的方式就是通过WebView.loadUrl方式来完成，如下。
mWebView.loadUrl("javascript:JSBridge.onFinish(port,jsonObj);");
关于JsBridge.onFinish方法的实现，后面再叙述。前面我们提到了native层的方法必须遵循某种规范，不然就非常不安全了。在native中，我们需要一个JSBridge统一管理这些暴露给js的类和方法，并且能实时添加，这时候就需要这么一个方法
JSBridge.register("jsName",javaClass.class)
这个javaClass就是满足某种规范的类，该类中有满足规范的方法，我们规定这个类需要实现一个空接口，为什么呢?主要作用就混淆的时候不会发生错误，还有一个作用就是约束JSBridge.register方法第二个参数必须是该接口的实现类。那么我们定义这个接口
public interface IBridge{
}
类规定好了，类中的方法我们还需要规定，为了调用方便，我们规定类中的方法必须是static的，这样直接根据类而不必新建对象进行调用了（还要是public的），然后该方法不具有返回值，因为返回值我们在回调中返回，既然有回调，参数列表就肯定有一个callback，除了callback，当然还有前文提到的js传来的方法调用所需的参数，是一个json对象，在java层中我们定义成JSONObject对象；方法的执行结果需要通过callback传递回去，而java执行js方法需要一个WebView对象，于是，满足某种规范的方法原型就出来了。
public static void methodName(WebView web view,JSONObject jsonObj,Callback callback){
}
js层除了上文说到的JSBridge.onFinish(port,jsonObj);方法用于回调，应该还有一个方法提供调用native方法的功能，该函数的原型如下
JSBridge.call(className,methodName,params,callback)
在call方法中再将参数组合成形如下面这个格式的uri
jsbridge://className:callbackAddress/methodName?jsonObj
然后调用window.prompt方法将uri传递过去，这时候java层就会收到这个uri，再进一步解析即可。
万事具备了，只欠如何编码了，别急，下面我们一步一步的来实现，先完成js的两个方法。新建一个文件，命名为JSBridge.js
(function (win) {
var hasOwnProperty = Object.prototype.hasOwnProperty;
var JSBridge = win.JSBridge || (win.JSBridge = {});
var JSBRIDGE_PROTOCOL = 'JSBridge';
var Inner = {
callbacks: {},
call: function (obj, method, params, callback) {
console.log(obj+" "+method+" "+params+" "+callback);
var port = Util.getPort();
console.log(port);
this.callbacks[port] = callback;
var uri=Util.getUri(obj,method,params,port);
console.log(uri);
window.prompt(uri, "");
},
onFinish: function (port, jsonObj){
var callback = this.callbacks[port];
callback & callback(jsonObj);
delete this.callbacks[port];
},
};
var Util = {
getPort: function () {
return Math.floor(Math.random() * (1 30));
},
getUri:function(obj, method, params, port){
params = this.getParam(params);
var uri = JSBRIDGE_PROTOCOL + '://' + obj + ':' + port + '/' + method + '?' + params;
return uri;
},
getParam:function(obj){
if (obj & typeof obj === 'object') {
return JSON.stringify(obj);
} else {
return obj || '';
}
}
};
for (var key in Inner) {
if (!hasOwnProperty.call(JSBridge, key)) {
JSBridge[key] = Inner[key];
}
}
})(window);
可以看到，我们里面有一个Util类，里面有三个方法，getPort()用于随机生成port，getParam()用于生成json字符串，getUri()用于生成native需要的协议uri，里面主要做字符串拼接的工作，然后有一个Inner类，里面有我们的call和onFinish方法，在call方法中，我们调用Util.getPort()获得了port值，然后将callback对象存储在了callbacks中的port位置，接着调用Util.getUri()将参数传递过去，将返回结果赋值给uri，调用window.prompt(uri, “”)将uri传递到native层。而onFinish()方法接受native回传的port值和执行结果，根据port值从callbacks中得到原始的callback函数，执行callback函数，之后从callbacks中删除。最后将Inner类中的函数暴露给外部的JSBrige对象，通过一个for循环一一赋值即可。
当然这个实现是最最简单的实现了，实际情况要考虑的因素太多，由于本人不是很精通js，所以只能以java的思想去写js，没有考虑到的因素姑且忽略吧，比如内存的回收等等机制。
这样，js层的编码就完成了，接下来实现java层的编码。
上文说到java层有一个空接口来进行约束暴露给js的类和方法，同时也便于混淆
public interface IBridge {
}
首先我们要将js传来的uri获取到，编写一个WebChromeClient子类。
public class JSBridgeWebChromeClient extends WebChromeClient {
@Override
public boolean onJsPrompt(WebView view, String url, String message, String defaultValue, JsPromptResult result) {
result.confirm(JSBridge.callJava(view, message));
return true;
}
}
之后不要忘记了将该对象设置给WebView
WebView mWebView = (WebView) findViewById(R.id.webview);
WebSettings settings = mWebView.getSettings();
settings.setJavaScriptEnabled(true);
mWebView.setWebChromeClient(new JSBridgeWebChromeClient());
mWebView.loadUrl("file:///android_asset/index.html");
核心的内容来了，就是JSBridgeWebChromeClient中调用的JSBridge类的实现。前文提到该类中有这么一个方法提供注册暴露给js的类和方法
JSBridge.register("jsName",javaClass.class)
该方法的实现其实很简单，从一个Map中查找key是不是存在，不存在则反射拿到对应的Class中的所有方法，将方法是public static void 类型的，并且参数是三个参数，分别是Webview，JSONObject，Callback类型的，如果满足条件，则将所有满足条件的方法put进去，整个实现如下
public class JSBridge {
private static Map> exposedMethods = new HashMap();
public static void register(String exposedName, Class extends IBridge> clazz) {
if (!exposedMethods.containsKey(exposedName)) {
try {
exposedMethods.put(exposedName, getAllMethod(clazz));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
private static HashMapgetAllMethod(Class injectedCls) throws Exception {
HashMap mMethodsMap = new HashMap();
Method[] methods = injectedCls.getDeclaredMethods();
for (Method method : methods) {
String name;
if (method.getModifiers() != (Modifier.PUBLIC | Modifier.STATIC) || (name = method.getName()) == null) {
continue;
}
Class[] parameters = method.getParameterTypes();
if (null != parameters & parameters.length == 3) {
if (parameters[0] == WebView.class && parameters[1] == JSONObject.class && parameters[2] == JSCallback.class) {
mMethodsMap.put(name, method);
}
}
}
return mMethodsMap;
}
}
而至于JSBridge类中的callJava方法，就是将js传来的uri进行解析，然后根据调用的类名别名从刚刚的map中查找是不是存在，存在的话拿到该类所有方法的methodMap，然后根据方法名从methodMap拿到方法，反射调用，并将参数传进去，参数就是前文说的满足条件的三个参数，即WebView，JSONObject，Callback。
public static String callJava(WebView webView, String uriString) {
String methodName = "";
String className = "";
String param = "{}";
String port = "";
if (!TextUtils.isEmpty(uriString) & uriString.startsWith("JSBridge")) {
Uri uri = Uri.parse(uriString);
className = uri.getHost();
param = uri.getQuery();
port = uri.getPort() + "";
String path = uri.getPath();
if (!TextUtils.isEmpty(path)) {
methodName = path.replace("/", "");
}
}
if (exposedMethods.containsKey(className)) {
HashMapString, Method> methodHashMap = exposedMethods.get(className);
if (methodHashMap != null & methodHashMap.size() != 0 && methodHashMap.containsKey(methodName)) {
Method method = methodHashMap.get(methodName);
if (method != null) {
try {
method.invoke(null, webView, new JSONObject(param), new Callback(webView, port));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
return null;
}
看到该方法中使用了 new Callback(webView, port)进行新建对象，该对象就是用来回调js中回调方法的java对应的类。这个类你需要将js传来的port传进来之外，还需要将WebView的引用传进来，因为要使用到WebView的loadUrl方法，为了防止内存泄露，这里使用弱引用。如果你需要回调js的callback，在对应的方法里调用一下callback.apply()方法将返回数据传入即可，
public class Callback {
private static Handler mHandler = new Handler(Looper.getMainLooper());
private static final String CALLBACK_JS_FORMAT = "javascript:JSBridge.onFinish('%s', %s);";
private String mPort;
private WeakReference mWebViewRef;
public Callback(WebView view, String port) {
mWebViewRef = new WeakReference(view);
mPort = port;
}
public void apply(JSONObject jsonObject) {
final String execJs = String.format(CALLBACK_JS_FORMAT, mPort, String.valueOf(jsonObject));
if (mWebViewRef != null & mWebViewRef.get() != null) {
mHandler.post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
mWebViewRef.get().loadUrl(execJs);
}
});
}
}
}
唯一需要注意的是apply方法我把它扔在主线程执行了，为什么呢，因为暴露给js的方法可能会在子线程中调用这个callback，这样的话就会报错，所以我在方法内部将其切回主线程。
编码完成的差不多了，那么就剩实现IBridge即可了，我们来个简单的，就来显示Toast为例好了，显示完给js回调，虽然这个回调没有什么意义。
public class BridgeImpl implements IBridge {
public static void showToast(WebView webView, JSONObject param, final Callback callback) {
String message = param.optString("msg");
Toast.makeText(webView.getContext(), message, Toast.LENGTH_SHORT).show();
if (null != callback) {
try {
JSONObject object = new JSONObject();
object.put("key", "value");
object.put("key1", "value1");
callback.apply(getJSONObject(0, "ok", object));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
private static JSONObject getJSONObject(int code, String msg, JSONObject result) {
JSONObject object = new JSONObject();
try {
object.put("code", code);
object.put("msg", msg);
object.putOpt("result", result);
return object;
} catch (JSONException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
}
你可以往该类中扔你需要的方法，但是必须是public static void且参数列表满足条件，这样才能找到该方法。
不要忘记将该类注册进去
JSBridge.register("bridge", BridgeImpl.class);
进行一下简单的测试，将之前实现好的JSBridge.js文件扔到assets目录下，然后新建index.html，输入
html>
head>
meta charset="utf-8">
title>JSBridgetitle>
meta name="viewport"
content="width=device-width, initial-scale=1.0, maximum-scale=1.0, minimum-scale=1, user-scalable=no"/>
script src="file:///android_asset/JSBridge.js" type="text/javascript">script>
script type="text/javascript">
script>
style>
style>
head>
body>
div>
h3>JSBridge 测试h3>
div>
ul class="list">
li>
div>
button onclick="JSBridge.call('bridge','showToast',{'msg':'Hello JSBridge'},function(res){alert(JSON.stringify(res))})">
测试showToast
button>
div>
li>
br/>
ul>
body>
html>
很简单，就是按钮点击时调用JSBridge.call()方法，回调函数是alert出返回的结果。
接着就是使用WebView将该index.html文件load进来测试了
mWebView.loadUrl("file:///android_asset/index.html");
效果如下图所示
可以看到整个过程都走通了，然后我们测试下子线程回调，在BridgeImpl中加入测试方法
public static void testThread(WebView webView, JSONObject param, final Callback callback) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(3000);
JSONObject object = new JSONObject();
object.put("key", "value");
callback.apply(getJSONObject(0, "ok", object));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (JSONException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
}
在index.html中加入
ul class="list">
li>
div>
button onclick="JSBridge.call('bridge','testThread',{},function(res){alert(JSON.stringify(res))})">
测试子线程回调
button>
div>
li>
br/>
ul>
理想的效果应该是3秒钟之后回调弹出alert显示
很完美，代码也不多，就实现了功能。如果你需要使用到生成环境中去，上面的代码你一定要再自己封装一下，因为我只是简单的实现了功能，其他因素并没有考虑太多。
当然你也可以参考一个开源的实现
Safe Java-JS WebView Bridge
最后还是惯例，贴上代码
http://download.csdn.net/detail/sbsujjbcy/9446915