语雀桌面端技术架构实践

科技

2022-09-19 08:09

语雀桌面端作为语雀为用户提供的生产力工具，上线两年多来一直保持高频的迭代和健康的业务增长。本次主要介绍我们在做桌面端时的一些技术架构思考和实践，同时也将分享我们沉淀的一些通用桌面应用解决方案和经验。

文章会分为四部分，首先会简单介绍语雀桌面端，然后介绍当前语雀桌面端的应用架构以及关键点，之后介绍架构中的几个架构重点项，最后在进行总结。

语雀桌面端介绍

语雀是孵化自蚂蚁体验技术部的一款笔记与文档知识库工具。我们在两年前，针对语雀用户特点，以及后续发展策略，旨在为创作者提供更好的创作体验，推出语雀桌面客户端。

相较于现有浏览器提供的产品服务而言，我们提供的桌面端产品主要考虑以下几点：

无干扰 ：给用户一个沉浸式的创作体验，而不像浏览器有其他窗口、tab 进行干扰，以及用完即走的用户心智。
系统级常驻 ：打开速度更快，可以一键启动或者利用各类快捷工具唤起。
集成更多操作系统能力 ：提升创作效率的多窗口、系统菜单和快捷键、对文件读写、与系统软件集成等。
离线：期望能在离线或弱网的情况下，无障碍的进行创作。

桌面端架构概览

研发测主要分为左边三层，最底层是语雀的基础设施，依赖了语雀后台提供或封装的大量云服务，以及底层依赖的安全能力和存储模块。

中间一层是比较偏应用架构的一些能力封装，上面是代码层面用的的辅助能力，还有主进程的模块，然后有给应用提供的一些管理能力和一些跟 UI 相关的功能模块，最上层就是基于底层架构搭建的业务应用。包括桌面端应用比较核心的几个模块，以及一些由子应用方式承接的业务模块（后面也会详细介绍子应用这个概念）

同时最右侧也有很多辅助研发的依赖能力，来完成语雀桌面端的发布、质量和稳定性管理。

架构概览 - 关键点

相比较普通 web 应用来说，我们觉得桌面端有以下几个能力比较重要：包括安全、软件升级、以及桌面端通用的的基础能力：

架构概览 - 安全

安全是一个生产力工具软件的生命线，特别是语雀作为一款知识管理工具，对于安全是非常看重。

基础安全

下载安装包时，需要有安全管理机制，避免下载过程中被恶意替换；
升级到最新的 Electron 版本（语雀目前紧跟官方大版本，同时也会参考微软的头部应用 (vscode)，避免有没考虑到的场景；
同时用户离线下载到本地的文件，包括图片，附件等，也需要经过加密。

启动安全

杀毒软件：启动安全主要是在启动软件时的一些安全问题，例如二进制模块是否有加签名，避免被杀毒软件查杀导致无法启动，也可以联系安全厂商加白名单，同时还能提升启动速度。
禁止调试：因为软件代码都会下载到客户端，可以禁止软件在客户端浏览器进行调试。
数据库秘钥管理：本地数据库文件需要保证即使被恶意拿到，也要保证无法查看到里面的内容。我们通过生成内存安全级别的方案，确保其他非当前电脑的语雀软件即使拿到数据库文件后也无法打开。

应用安全

渲染容器设置白名单来控制不被引入恶意页面；
渲染进程关闭 Node 功能以及开启隔离模式，避免渲染进程权限过高；
Electron 本身是 web 开发模式，所以 web 中遇到的安全问题，在 Electron 同样会遇到，可以统一处理。

架构概览 - 软件升级

客户端软件相比较于 web 来说，还有一个非常大的区别就是有功能更新时，有一个升级过程，不像 web 直接刷新页面即可。语雀桌面端作为迭代迅速的产品，对于升级这块也是踩了不少坑。

语雀桌面端由两大部分组成：包括 Electron 和 Node.js 等基础模块的软件包 + 以及自己的业务代码。

Mac OS：Mac 下的升级流程比较简单，软件下载完成后，利用 hdiutil来模拟用户手动安装流程，用户重启即可完成安装。

Windows：Windows 下因为环境特殊性，需要下载安装包后，通过主进程自动打开安装界面，引导用户进行手动一步一步安装。

其实这种方案很好的满足的我们早期的功能迭代，但是随着用户量上涨，也遇到了很多问题。

比如：

每次升级带宽消耗巨大：对于每次安装每个 UV 都有近 100M 的下载，每次推送版本时，都会遇到 OSS 流量告警，这背后都对应着成本；
安装体验差：Windows 下因为每次升级几乎都是一次新的安装流程，所以体验也是比较差的，经常收到用户吐槽。

所以我们就调研了一种增量更新的方案，一个 Electron 程序包括 Electron 核心包以及业务代码，其实每次变更的仅仅是业务代码，所以理论上每次更新只需要增量更新业务代码即可。

Mac 下增量直接下载到增量代码后，替换掉即可。

Windows 下比较复杂，我们主要遇到两个问题：

文件占用问题：由于 Windows 系统特性，如果某个文件在使用，会无法删除。所以说如果要替换，肯定关闭程序，然后进行删除操作后再启动。所以我们写了一个 .exe 可执行文件来做关闭程序、更新文件、启动语雀。
UAB 权限控制：文件写入另一个问题是 C 盘文件一般是需要授权才可以操作的。我们软件启动没办法拿到这么高权限。不过还在 Windows 7 及以后新增了一个 PowerShell 功能，通过这个功能执行，能引导用户授权，拿到更高级的权限。

当然过程中还碰到不少细节问题，比如替换过程中路径中英文问题、用户自定义过环境变量位置问题等等

架构概览 - 基础能力沉淀

另外我们在做软件的过程中，也沉淀了一些与业务无耦合的组件：

多窗口管理：当给用户提供提供更方便的多窗口编辑能力时，如何去管理这些窗口打开，关闭，性能监控等；
Webview：不同编辑器以及子应用都是通过 Webview 来承载的，需要有一个通用的模块来维护系统中用到的各个 webview 的生命周期等；
离线在线：电脑离线和在线状态获取，虽然浏览器有提供这个状态的获取和事件监听，但是 Windows 下不太准确。我们封装了一个比较通用的模块。

桌面端架构重点

从架构上来说，相较于用了多酷炫的技术，更重要的是研发交付效率高不高，性能怎么样，稳定性高不高。我们认为以下三点是架构好坏评判的重要标准。

架构重点 - 交付效率

从桌面端功能上来说，包括编辑器在内，有超过 60% 的功能模块都是与 web 一致的，所以开始是用到了同构的方案。

同构过程中的一些经验：

通用代码移动到 Common 目录：语雀代码仓库是 monorepo模式，如果没有很清晰的目录划分，很容易造成跨端兼容问题。有了这个约定以后，业务研发同学就会注意到这个会用在移动端或者桌面端
通过 webpack alias 适配多端：这个方式比较常见，比如各端有不同的网络请求库，在组件层面使用 adapter/request。webpack 在构建时，adapter 映射到不同的端实现。
定义多端代码研发规范：梳理出不同端的一些差异点，在研发时避免采坑。

交付效率(同构问题)

虽然同构模式可以解决我们当时遇到的一些问题，但是随着业务规模和功能增加，陆续有些问题暴露出来：

迁移到 Common 目录，各种依赖问题：很多功能在桌面端之前已经上线，有些复杂组件迁移到 Common 下本身也需要耗费不少时间。
缺少动态化能力，迭代滞后（web 与桌面端功能不一致）：组件在 web 发布上线后，桌面端需要发布才支持，所以经常会碰到 web 和桌面端不一致的吐槽。
容易出现多端兼容问题（环境依赖等）：虽然我们定义了一些规范，但很难彻底避免出现环境依赖问题。
缺少独立沙箱，容易影响主应用(内存泄露、样式) ：web 可能用完即走，可以刷新等，不太容易遇到问题，但是桌面端因为是常驻的，如果有些内存泄露或者样式污染问题，就直接影响到整体可用性。

交付效率（子应用）

考虑到上述原因，我们将代码复用架构升级成子应用模式，利用桌面端容器，嵌套一个 html 在线或者离线页面。

简单来说，子应用模式可以理解为支付宝九宫格进去的各个小程序模块。

快速迭代：提供独立的发布迭代能力，所以无需跟随桌面端整体发布。而且直接由业务同学跟进整个交付流程，无需桌面端同学参与，提升交付效率。
具备端相关能力：每个子应用默认就能使用桌面端提供的 JSBridge 能力，天然能做到跟桌面端模块一样的能力。
独立沙箱：独立于桌面端主窗口，利用桌面端的容器来完成渲染，所以能完全做到进程级别隔离，相互之间的内存开销一目了然，更好的做到管控，保证整体应用稳定性。
加载初始化：除了上述的一些优势，也会到来一些问题，比如加载速度慢等，我们通过 webview 预热、缓存等方式，一定程度上解决了这个问题。

架构重点 - 性能

性能是一个桌面端软件必须要面对的问题，是需要持续在不同角度进行优化的

主要包括这几个方面：

启动速度优化：启动速度是用户第一映像，我们主要是将主进程代码进行缓存，尽早展示 loading 避免白屏，主窗口和渲染进程的部分任务同时执行，达到并发效果；
主进程优化：主进程和渲染进程执行是同步的，如果主进程做了太多任务，会导致用户使用起来卡顿，甚至闪退。所以尽量减少主进程所做的事情；
Web 优化：同时，之前很多在 web 上做的优化，一样可以拿过来使用。例如懒加载，合并模块等（组合多个模块本身也有开销）；
Webview 优化：例如预热 webview、并进行一些性能管控措施，避免失控。