理解WebKit和Chromium: Android 4.4 上的Chromium WebView

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## 概述

相信读者已经注意到了，在最新的Android 4.4 Kitkat版本中，原本基于Android WebKit的WebView实现被换成基于Chromium的WebView实现。在前面的章节中，笔者也介绍过基于Chromium的WebView实现即将成为Android系统上的缺省实现方式，笔者也一直期待这一重大转变，现在它真的发生了。而之前基于WebView接口的应用程序甚至可以直接工作在该实现上而不需要任何特别的改变。举个例子来说，Android系统上的缺省浏览器（AOSP中的浏览器），可以不需要任何改变直接工作在新的实现上。

WebView是一种嵌入式的编程接口，能够提供Java接口给开发者来使用该模块来渲染网页。现在的WebView只是一个接口类，通过一些内部设计的改变，其具体的实现可以在之前的Android WebKit和Chromium之间进行切换。新的Chromium实现专注于提供一致性的接口（为了兼容以前的应用），而内部的渲染引擎改为使用基于Blink/Content内核的引擎，这实现不管是从功能上还是性能来讲，都带来巨大的提升。为了支持WebView的工作方式，Chromium还是做了不少的改变的，例如前面提到的进程模型，渲染方式等，下面一一对他们作介绍。

## 层次结构

在Android 4.4中，基于Chromium项目的WebView千呼万唤始出来。为了支持历史遗留的接口，Chromium还是做了很大改变的，让笔者结合下图的层次结构来解释基本的过程。

上图主要有四个部分，其中跟WebView相关的主要是上面三个部分，首先是WebView接口部分，它提供对外编程接口，同时它的内部实现可以基于桥接代码，也就是第二个部分。桥接部分的代码主要有两个作用，其一是实现WebView接口对实现的调用，第二是调用下面一层的代码，这里面有个重要的部分就是需要设置AwContents为了绘图而需要设置的两组函数数组，这个在渲染部分介绍。它的代码可以在frameworks/webview/chromium部分找到。以上两个部分都是AOSP部分代码，而第三个部分是AwContents是在Chromium项目中的，主要是构建被桥接代码使用的接口，这一部分主要基于Content接口，里面有很多不同于Chrome浏览器的实现。Android的开源代码为了编译上的方面，直接将Chromium 版本30代码包含到external/chromium_org目录中，有兴趣的读者可以自行查看。

## 同Chrome浏览器的比较

同Chrome浏览器比较，Chromium WebView在很多部分非常不一样，例如开源与否、HTML5功能、版本支持、进程模型、渲染方式等。下表分析了这二者的主要区别。

	Chromium WebView	Chrome浏览器（Android版）
是否开源	全部开源，包括内核，桥接层等	Java层部分的代码，包括用户界面的代码是闭源的，也就是说开发者是没有办法基于Chrome浏览器定制新浏览器，只可以基于Content层
HTML5功能	目前不支持WebGL，WebRTC，WebAudio等	支持绝大多数HTML5功能（HTML5test得分超过450），包括WebGL，WebRTC，WebAudio等
版本	仅能工作在Android4.4上，而且依赖于系统内部的函数，只能同Android AOSP一起编译，目前是Chromium 30的版本	能工作在>=Android 4.0，而且不需要依赖Android系统内部的函数。Chromium方面是跟随最新的代码。
进程模型	仅单进程	支持多进程和单进程（不过，目前单进程工作还有些问题）
渲染方式	支持软件渲染和硬件加速渲染方式	目前只是硬件加速渲染方式

## 渲染方式

至于WebView内部所使用的Chromium实现是采用硬件加速渲染还是软件渲染，这里还是比较复杂的。根据Android的View结构，WebView的内容需要通过一个onDraw(Canvas c)来完成绘制。为了将Chromium渲染网页的结果绘制到该Canvas中，需要两组绘图函数组，第一组用来软件渲染，第二组用来硬件加速渲染。而这两组函数需要使用Android内部函数，这决定了目前WebView只能同Android AOSP代码一起编译，而不能像应用程序一样，只是依赖于Android SDK/NDK来编译。下图是当用户界面或者网页需要绘制的时候，绘图的基本过程。

这里Chromium的合成器具有两种能力，就是包含支持软件渲染的软件渲染器和硬件加速渲染的渲染器。当用户界面所对应的画布（canvas）是硬件加速的话，那么内部采用硬件渲染机制。如果不是硬件加速的话，那么采用软件渲染机制。当用户的界面设置为硬件加速的时候（开发者可以在应用程序的AndroidManifest.xml中设置属性android:hardwareAccelerated="true"），那么用户界面对应的画布即为硬件加速，否则即为软件渲染方式。所以，具体Chromium WebView采用什么样的方式，取决于调用WebView的应用程序的设置方式。

值得提出的是，这里的硬件加速机制同Chrome浏览器的硬件加速机制是不一致的，因为Chrome浏览器为渲染网页使用的控件是Android的SurfaceView，根据Android系统的说明，SurfaceView是可以在不同的线程来绘制的(One of the purposes of this class is to provide a surface in which a secondary thread can render into the screen)，请读者阅读这里了解背后的原理http://developer.android.com/reference/android/view/SurfaceView.html。由此，Chrome浏览器是首先获取SurfaceView的Surface对象的句柄（ID），然后由Chrome浏览器的GPU线程来绘制网页。这样，网页的渲染工作同主线程完全隔离开来了，不会因为网页的渲染而阻碍用户界面的响应。

而在Chromium WebView的实现中，因为WebView不是基于SurfaceView类的（因为历史遗留问题），所以，绘制内容到画布上必须在主线程来操作，有鉴于此，这些渲染任务只能在主线程上工作，可能在某种程度上会阻碍用户界面的响应，这是一个重大缺陷。根据笔者的数据来看，目前它的性能同Chrome浏览器/Content Shell也有一定的差距，考虑使用它的读者可能需要权衡一下。

因为WebView采用单进程的渲染方式并省略了一些共享内存和进程间通信的基础设备，所以可以节省一些内存使用空间，Chromium的官方也给出了一些数据，例如打开一个空白页，WebView目前只是需要33MB内存，而Chrome浏览器需要大概49MB，而单进程模式的Chrome浏览器需要大概45MB内存，还有更多详细的数据，有兴趣的读者可以进行参考和一些分析。

## 基于WebView的浏览器和基于Content接口的浏览器

目前Android默认浏览器（Stock Browser）是基于WebView接口，因为ChromiumWebView的实现被直接用于默认浏览器中，所以继承了ChromiumWebView的一些缺点，例如多标签页也只是在同一进程中工作，没有沙箱模型的支持等，性能也要差不少。而Chrome浏览器的Android版是基于Content接口的多进程方式工作的，因而保留了稳定性好，安全等好处。

## 参考资料

1. https://developers.google.com/chrome/mobile/docs/webview/overview

2. https://android.googlesource.com/platform/external/chromium_org/

by yongsheng@chromium.org