Flutter线上代码覆盖率解决方案——FlutterCodeX

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背景

近年来，闲鱼旧业务在Flutter架构升级下，大量页面通过Flutter开发实现。业务不断迭代，包体积也随之增大，闲鱼Android、iOS安装包大小较去年有较大增加，其中，Flutter在闲鱼包体积中占比20%，闲鱼开发逐步需要考虑进行Flutter侧工程治理。Flutter官方也在为包大小不断努力，致力于降低打包产物的大小，但仍未有成熟方案。因此现阶段，我们可以考虑如何将无效代码下线。

通过人工梳理的方式，依赖于开发人员的业务熟悉程度，难免疏漏。我们需要有准确的的线上代码覆盖率，作为数据依据，推动业务进行行之有效的代码下线。

本文为您介绍，Flutter的线上代码覆盖率解决方案——FlutterCodeX。针对类级别编译时代码插粧，运行时后台数据聚合，进行数据采集上报，获得最终代码覆盖率数据，推动废弃业务下线，达到包体瘦身，对工程健康做长效监控与改善。

插桩方案探索

在线上代码覆盖率的统计中，问题的难点主要在于，如何准确判断类，是否被调用过？一般人会马上可以想到，只需要在每个类初始化时，加入一段代码，标记该类已经被调用，最快的就是构建函数中添加，但成本极高，有没有自动化、无侵入的插桩方案呢？以下从iOS、Android、Flutter不同的插桩方案进行简单的对比。

iOS

iOS中，ObjC首次调用类初始化时，+initialize被执行，系统会自动标记已被调用，在 metaClass的 data的flags字段中的 1<<29 位的这个bit RW_INITIALIZED，就记录着类是否initialize。可以通过判断类是否被初始化，因此在运行时，找到合适的时机，遍历所有类，进行数据的聚合上传。

static BOOL MOCClassIsInitilatized(Class cls) {
    void*metaClass = (__bridge void*)object_getClass(cls);
    class_rw_t*rw = *(class_rw_t**)((uintptr_t)metaClass + 4* sizeof(uintptr_t));
    if(((class_rw_t*)((uintptr_t)rw & FAST_DATA_MASK))->flags & RW_INITIALIZED) {
        return YES;
    }
    return NO;
}

Android

Android中，Java语言可以不需要侵入原有代码，以添加静态代码块的形式添加插桩代码，buildscript增加编译插件，在编译时遍历所有类文件进行代码插入即可。

public class A {
    static{
        // todo report class A initialize
    }
}

Flutter

Flutter与Android、IOS的方案均有一定差异，Dart没有Java的静态代码块，也没有类似ObjC的系统标记。在什么地方插桩，可以不侵入原有代码呢？

理论上，Dart Class初始化执行顺序为：

class variables initialize on declaration (no static)
initializer list
superclass’s constructor
main class’s constructor

改写构造函数会直接侵入原有代码，Dart构造函数的多样写法也增加了自动化插件的难度。因此改写构造器不是第一选择。根据初始化执行顺序，很快可以想到，是否可以增加新的类成员，初始化时调用插桩代码，以达到类初始化插桩的效果。例如

class A {
    bool isCodeX = ReportUtil.addCallTime('A');
    // ...biz
}

但在Dart中，针对拥有常量构建器的类，要求所有的成员均为final，成员初始化必须在第1第2阶段，或构造函数入参进行初始化，即使是extends、with也强制要求子类及Mixin所有的变量均为final。而Flutter中，Widget等常用组件，均使用常量构建函数，无法通过这种形式插桩。

class A {
    final num x, y;
    const A(this.x, this.y);
}

注入代码的形式不可用！

还有其他办法吗？可不可以通过AOP的方式，hook住所有的类构建器呢？而闲鱼技术团队刚刚开源的AspectD，恰好可以解决这个问题。

AspectD是针对Dart的AOP编程框架，通过Transform实现dill变换以实现AOP，可以便捷地实现无侵入代码自由注入。

在Flutter v1.12.13下验证，针对常量构建器、无构建函数、命名为ClassName.identifier形式构建函数，均测试通过！AspectD代码如下：


@Aspect()
@pragma("vm:entry-point")
classCodeXExecute{
@pragma("vm:entry-point")
CodeXExecute();
@Call("package:flutter_codex_demo/test.dart", "A", "+A")
@pragma("vm:entry-point")
void _incrementA(PointCut pointcut) {
pointcut.proceed();
    // todo report class A initialize
}

}

AspectD原理不在此详细说明，有兴趣请移步https://github.com/alibaba-flutter/aspectd。

整体方案设计

FlutterCodeX线上代码覆盖率SDK，由编译时代码插桩插件、运行时数据采集模块组成。

代码插桩插件

编译时，通过build_runner，CodeXGenerator与CodeAstVisitor进行工程内所有类ast解析，遍历所有类构造函数，自动生成AspectD的PointCut Execute类文件，hook类构建函数，在构造函数执行完毕后，插桩标记类调用信息，同时还生成项目的完整类列表至构建产物。关键代码如下：


CodeAstVisitor：

// visit all class

void visitClassDeclaration(ClassDeclaration node) {

SourceNode sourceNode = SourceNode(source_path, node.name?.name);

node.members.forEach((ClassMember member) {

// find all constructor

if(member isConstructorDeclaration) {

String constructorName = member.name?.name;

if(constructorName == null|| constructorName.isEmpty) {

// ClassName Constructor

constructorName = sourceNode.name;

} else{

// ClassName.identifier Constructor

constructorName = (sourceNode.name ?? '') + "\\."+ constructorName;

}

sourceNode.constructor.add(constructorName);

return;

}});

CodeXGenerator.collector.codeList[sourceNode.key()] = sourceNode;

}

AspectD Execute如下图所示，类A拥有两个构造函数，生成两个AspectD AOP函数。

运行时数据采集模块

运行时，工程中每个类初始化后将会自动调用addCallTime方法，将类调用信息缓存，选择用户退出后台的时机，进行数据文件进行压缩上传，目前我们采用阿里云OSS文件上传。根据应用活跃用户数，设置采样率，命中至少5万用户UV。

数据汇总与产出

最后，线上运行一段时间后，我们将数据汇总，与打包构建产物中的完整类列表进行比对，即可获得线上代码覆盖率数据，推动业务进行行之有效的瘦身。

以简单Demo工程为例：

说在最后

目前，FlutterCodeX在闲鱼App即将上线，结合客户端Android、iOS代码覆盖率数据，有效地推动废弃业务下线，助力包体瘦身，对工程健康做长效监控与改善。