Xamarin.iOS底层架构

先看这张图

简单的说,Xamarin.iOS 运行在 Mono 环境中, 借助 AOTC#代码转化为 iOS 执行代码,在整个过程中, AOTObjective-C Runtime 是一对好基友 ,一起卖力的干活,除此之外,他们还有一个共同的上层,那就是 UNIX-like kernel

AOT 转换过程其实就是将 Managed code (属于CLR范畴的中间代码,存放在Mono Runtime中)转换为native code 的过程。

那么问题来了,什么是 AOT ,它是如何工作的

再来一张图

故事发生在编译的时候, 如果你是 Xamarin.Android, Xamarin.Mac ,或者是运行在模拟器上的 Xamarin.iOS,那么整个流程是这样的

  1. Mono C# (F#) 会将 C# 或者 F# 代码编译成 MSIL(上面提到的Managed Code)

  2. CLR 接手,用一种叫 Just in Time (JIT) 的编译器将 MSIL 编译成各平台能执行的代码

但是!苹果爸爸有诸多限制,譬如他不允许动态生成的代码在 真机上执行, 那么 我们的主角AOT(Ahead of Time) 登场,它做的 就是在步骤二中代替 JITMSIL 编译成 iOS Binary(与此同时,可能会被LLVM 程序优化),这种二进制文件可以被部署到真机上并被执行。

AOT的优势不言而喻,它 对比 JIT 减少了启动时间,并且增加了一些性能方面的优化,但是它本身也有一些限制,详情这里

大的方面讲完了, 我们谈一谈细节,.NET 和 Apple 之间是如何通信的

你应该听过 Objective-C binding 这种东西, 通俗讲,他就是将native iOS 的 API 用 C# 代码解释并暴露出来,那么这个转换的过程 不得不提两个东西。

Selectors

熟悉iOS的 一定知道,而 Objective-C Selectors 里包含了selector target,selector name,arguments, 其实执行 Selectors 就是将这三者整合,利用 objc_msgSend 这个方法发出消息,达到调用底层函数的作用。 而 Selectors 在这里所起的作用就是将自身信息暴露给 Xamarin, 转换成被编译器识别的代码(C#),从而达到绑定的过程。

Registrars

到这里为止, 翻译工作已经做好了,那么反过来,Objective-C 怎么读懂 C# 代码并且调用native code,先看一段代码

C# (Managed Code)

class MyViewController : UIViewController{
    [Export ("myFunc")]
    public void MyFunc ()
    {
    }
}

Objective-C

@interface MyViewController : UIViewController { }
-(void)myFunc;
@end

@implementation MyViewController {
-(void) myFunc
{
    /* code to call the managed MyViewController.MyFunc method */
}
@end

这就是一段代码分别在 C# 和 Objective-C 中的形态, 但仔细看C#部分, 带有Export 属性,它表示这个类或者方法是暴露给OC的, 其实还有很多 标签属性用来辅助 翻译的过程,比如Register,Category,Protocol...( 详情 Type Registrar ),这整个行为就是称之为registrars。

registrars有两种类型

  • Dynamic registrars
    用于运行时, 利用的就是OC 的runtime,所以这种方式启动慢,但是build 快,这种适用于模拟器。

  • Static registrars
    用于build时,直接编译为静态库并且链接到可执行文件中,这种启动快,但是build时间久,适用于真机。

故事讲到这就差不多了,还有一些有趣的东西,比方说Generator(也称btouch), iOS 所有的API ,Xamarin.iOS 中都有对应的翻译代码,感兴趣的看这里

参考

https://docs.microsoft.com/en-us/xamarin/ios/internals/architecture

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