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Flutter Web在美团外卖的实践
在多形态业务场景下，如何保障多端体验的一致性，是前端技术领域一个比较受关注的方向。美团外卖前端技术团队基于 Flutter Web 探索跨端（App\PC\H5）的解决方案，真正实现“Write Once & Run AnyWhere”。本文系该团队的实践经验总结，希望能对大家有所帮助或者启发。
一、背景
1.1 业务背景
美团外卖商家端业务围绕数百万商家，在 PC 和 App 上分别提供了交易履约、运营、广告、营销等一系列功能，且经常有外投 H5 的场景（如外卖学院、商家社区、营销活动等）。在这种多形态的业务场景下，如何保障多端体验的一致性，以及如何提升多端迭代的效率，一直是商家端产研关注的重点。
1.1.1 保障多端体验一致性
由于端能力的不同，导致了业务在 App 和 Web 上存在较大的表现差异，例如：App 上自带动画转场，而在 Web 中的实现成本却较高，往往也就降级舍弃了这部分功能。此外，即使我们可利用公司内部的 Roo、MTDUI 等多端 UI 组件库来尽量抹平各端的 UI 差异，但由于组件库在各端的实现不尽相同，很难做到完美的一致性体验。
1.1.2 提升多端迭代效率
由于各端技术体系的不同，涉及多端的需求往往需要不同的开发、测试团队各自完成开发、联调、测试、上线等流程，占用资源巨大，在各团队不可并行支持的情况下，甚至可能导致整个业务交付周期被拉长。虽然 React Native、Flutter 等跨平台方案解决了一部分复用的问题，但显然在商家端业务场景下是远远不够的，我们的目标是要达到全平台（Android、iOS、PC、H5）复用，最大化地提升多端的迭代效率。
1.2 技术背景
1.2.1 Flutter 在美团外卖商家端的储备
MTFlutter 是美团外卖搭建起的公司级 Flutter 研发生态，它的架构图如下图所示：
如图所示，MTFlutter 已涵盖研发、调试、测试、发布、线上运维及工程管理整套闭环，同时落地了动态化解决方案，支撑了公司多个业务发展。在大前端融合的趋势下，美团外卖商家端持续在探索更优的多端复用方案，通过 MTFlutter 生态的建设，目前 Flutter 技术栈已覆盖商家端 App 中 90%以上的业务，同时具备 Flutter 开发能力的同学也达到 90% 以上。因此，在有足够技术“储备”的前提下，我们能够基于 Flutter 做全平台（Android、iOS、PC、H5）复用的探索。
1.2.2 Flutter Web 的支持
2018 年 Google 首次公开 Flutter Web Beta 版，旨在进一步实现一份代码、多端运行的愿景。目前，Flutter Web 已被正式合入 Master，期间经过无数工程师的努力，Flutter Web 已能提供与 Flutter Natvie 较统一的交互行为和视觉体验。
如上图可知，Flutter Web 与 Flutter Native 的整体架构相似，二者共用 Framework 层（绿色部分），提供了包括动画、手势、基础 Widget 类，以及大部分应用所需的 Material/Cupertino 主题 Widget 集合。区别在于：Flutter Web 重写了 dart:ui 层（黄色部分），利用 DOM、Canvas 对齐了 Flutter Native 的 UI 渲染能力，使得 Flutter 编写的 UI 能够在现代浏览器上正常展示。
此外，得益于 dart2js 这个早已成熟的工具，Dart 逻辑能够很容易的转换为 JavaScript，进而在 Web 中被正常运行。
二、面临的挑战
综上所述，我们基于 Flutter Web 探索跨端（App\PC\H5）解决方案，真正实现“Write Once & Run AnyWhere”。当然，面临挑战也是巨大的，主要体现在 Flutter 和 MTFlutter 现阶段对 Web 支持还不是很充足。
2.1 Flutter Web 现状
Google 官方目前对 Flutter Web 的工作主要还集中在 dart:ui（Web）的对齐，工程化和性能相关的事项做的还比较少，例如：
- Flutter Web 构建产物较简陋，只是简单的输出 main.dart.js（1.1M，未 Gzip） 和 图片等静态资源，缺少 JS 拆包、文件 Hash、资源上传 CDN 等优化工作，极大影响了页面的加载性能。
- 由于 Flutter Web 自身实现了一套页面滚动机制，页面滚动过程中，会频繁计算位置信息，引起滚动区域内容被重新创建，最终导致页面滚动性能较差。
2.2 MTFlutter 现状
虽然 MTFlutter 做了诸多 Flutter Native 层面的定制与优化，但在 Flutter Web 上的建设才刚起步，具体表现在：
- MTFlutter 现有的基础依赖如：Request（请求封装）、Router（路由）、埋点、容器桥、前端监控，尚未支持在 Web 中的实现。
- MTFlutter 已实现了完整的 Flutter Module 的打包发布流程，但并不支持 Web 的构建与部署。
三、整体设计
上图为 MTFlutter + Web 架构图，由图可知 Flutter Web 页面要满足投产要求，还有大量的工作（上图黄色部分所示），主要包括：
- 扩展基础依赖（如：Request、Router、埋点等）在 Web 侧的支持。
- 完善工程化建设，例如：静态资源优化、构建与部署自动化。
- 深入滚动性能与页面加载性能优化，使得 Flutter Web 能够满足基本的投产要求。
四、详细设计
4.1 基础依赖建设
企业级应用的基础开发依赖（如：请求库、路由库、埋点库等），要重新在 Flutter 中用 Dart 搭建一套，时间成本、兼容性、风险等都是不可控的。而 MTFlutter 是基于原有 Native 基础依赖开发的 Plugin，因此并不支持 Web 端。此章节将展开介绍如何丝滑无感地扩展 MTFlutter 基础依赖在 Web 端的实现。
4.1.1 Flutter Package 分平台编程
在 Flutter 中通过使用 Package 可以创建易于共享的模块化代码。官方强烈推荐使用 Package 形式管理各种工具方法。在官方定义中 Package 包含以下两种类别：
- Dart Package：用 Dart 编写的常规 Package，其中一些可能包含依赖于 Flutter 框架的特定功能，其使用范围仅限于 Flutter，例如 path。
- Plugin Package：用 Dart 编写 API 多个平台各自实现的特殊 Dart Package。Plugin Package 可以为 Android（使用 Kotlin 或 Java）、iOS（使用 Swift 或 Objective-C）、Web、macOS、Windows 或 Linux 或其任意组合编写插件包。
下面分别对这两种类型 Package 中如何分平台编程进行介绍。
(1) Dart Package
Dart Package 是纯 Dart 编写，因此大部分代码均可由 dart2js 直接编译出 Web 平台可运行的代码，但某些涉及 Native 能力的库（如 dart:io）是无法被转译的，因此需要有对平台进行兼容的方法，下面介绍两种在 Dart Package 中分平台编程的方案。
代码级别分平台
针对代码级别的分平台，我们可以借助 Flutter SDK 提供的一个常量 kIsWeb。使用方法如下：
查看源码可知，kIsWeb 之所以能被用于判断 Web 平台，是利用了 JavaScript 不支持整型的特征，在 Web 环境下，Dart 的 double 和 int 由相同类型的对象支持，浮点数 "0.0" 等于整数 "0"，对于在 AOT 或 VM 上运行的 Dart 代码却并非如此。
import 'package:flutter/foundation.dart';
if (kIsWeb) {
print('Web 端')
} else {
print('其他端');
}
文件级别分平台
针对文件级别分平台，我们利用条件导入导出，其中条件导出具体用法如下：
// tool.dart export 'src/tool_native.dart' // 兜底导出，即没有命中条件时导出的文件 if (dart.library.html) 'src/tool_web.dart'; // web 端导出的文件，该文件中可以使用 dart:html，也可以通过判断 dart.library.js 导出 Web 端文件。
// 引入 tool.dart
import 'package:tool/tool.dart';
void main() {
print('import tool');
}
条件导入和条件导出类似，仅需将 export 改为 import 即可。在业务开发中这也是一种非常实用的分平台编程方法。
(2) Plugin Package
Plugin Package（下文简称为 Plugin）在 Android 和 iOS 平台都是通过 MethodChannel 实现在 UI 层和 Platform 层传递消息从而达到特定平台支持的，官方文档中也全方位介绍了在 Android 和 iOS 平台的具体实现方法及例子，Web 平台的实现却介绍的较少。总结起来，Web 平台和 Native 平台实现方式的不同主要集中在下面两点。
首先，Web Plugin 推荐的方式不是以其平台特有的 JS 语言实现，而是通过 Dart Library 或 Package 实现，对于已有现成可用的 JS SDK 或需要大量使用 JS 实现功能的情况下，官方提供了 package:js 包调用 Javascript，从而实现与 Javascript 的交互。
其次，Web Plugin 不是通过注册 MethodChannel 传递消息的，Flutter 内部可直接调用通过官方指定形式（Federated Plugin ）编写的 Flutter Web Plugin 类。
下图完整的展示了一个 Plugin 的整体架构：
4.1.2 基础依赖建设
整体来讲，MTFlutter 基础依赖都是使用 Plugin 的形式开发维护的。为处理依赖中的公共逻辑，提高 Plugin 的可扩展性，MTFlutter Plugin 在 Flutter Plugin 架构（各平台原生实现层和 Plugin Interface 层）之上又增加了公共逻辑处理层，最终暴露给用户是 Plugin API 层提供的接口。MTFlutter Plugin 架构图如下：
在细节实现上，由于项目中各种依赖的类型之间存在着差异，因此在依赖处理上也略有不同，下面介绍拥有不同特点的依赖所对应解决方案。
（1）各平台实现能在 Web 侧对齐的场景，如埋点库
埋点库无论在 Native 端还是在 Web 端都是使用公司统一提供的 SDK，在 API 设计上具有天然的一致性，因此我们完全有能力在 Plugin Interface 层对齐所有接口，上层业务逻辑只需按需做些兼容处理即可。埋点库 Web 端扩展的整体设计思路如下：
- 在业务项目的 web/index.html 文件中直接引入 Script 脚本并且进行初始化 （注意：引入 Script 的位置，需要放在 main.dart.js 前面）。
- 借助 package:js 库调用埋点 JS SDK，对齐 Flutter 埋点库的 API ，实现 Flutter Plugin 的 Web 端支持，详细架构图如下图所示：
（2）各平台实现在 Web 侧无法对齐的场景，如路由库
MTFlutter 路由库是 Native 底层维护的一套全新的路由体系，依靠原生支持提供了强大的定制化功能，而在 Web 端无法这些无法在各平台原生实现层达到 100% 支持。由于 MTFlutter Plugin 最终暴露的是 Plugin API，因此我们选择直接对齐 Plugin API 实现路由库在 Web 端的支持（借助 Flutter Navigator、dart:html 用纯 Dart 语言完成了扩展），详细架构如下图所示：
（3）Web 端需要通过大量 JS 实现功能的依赖库，如请求库
由于在现有的 Web 请求中统一封装着大量的业务处理逻辑（如拦截器、异常上报等），如果用 Dart 重新实现一遍，成本还是较高的。想复用原有基于 Axios （ JS 请求库） 封装的请求库就相当于让 Plugin 的 Web 平台实现使用 JS 语言。Dart 和 JS 交互是通过 package:js 进行接口调用，因此我们在公共逻辑处理层用 Dart 对齐了相应的 API，详细架构图如下图所示：
4.2 性能优化
常规的 Web 项目中，为了保证页面有更好的加载和渲染性能，在静态资源文件的处理方面，我们需要做很多的工作，例如：资源文件 Hash 化、CDN 化、按需加载处理等，这些可以通过 Webpack、Rollup 等构建工具进行预处理。
但在 Flutter Web 中，这些预处理的操作目前官方还不支持，原因是 Flutter 暴露给我们的命令只有一个 flutter build web，导致我们无法直接进行更细粒度的个性化定制。如果想要让 Flutter Web 达到企业级应用的标准，我们需要更深层次的探索 Flutter SDK 的运行原理。下面我们列出目前遇到的性能问题及其解决方案。
4.2.1 目前存在的性能问题
Google 官方对 Flutter Web 性能优化所做的事项还比较少，编译输出的页面存在较大的性能问题，主要体现在以下两方面：
- 首屏渲染时间长。即使使用了 FutureBuilder 把业务代码拆分成 xxx.part.js 之后，main.dart.js 体积依然维持在 1.1M。单一文件加载、解析时间过长，且静态资源缺少 CDN 化的支持，势必会影响首屏的渲染时间。
- 滚动性能较差。 Flutter Web 自身实现了一套页面滚动机制，在页面滚动过程中，会频繁的创建 Canvas，最终导致滚动性能问题，甚至引起页面 Crash。
通过下图对浏览器网络监控情况的展示，可以清晰的反映出以上问题：
为了解决上述的性能问题，我们探索了 Flutter SDK 编译过程，总结出从 Flutter 业务代码到 Web 产物的整体流程，详细流程如下图所示：
从流程中我们可以看到，Flutter 在 Web 端目前只支持 Dart-->JS 的转换，以及 UI 层的对齐，在工程化和性能优化方面做的工作并不多。
因此，我们必须解决以上的性能问题，才能保证我们的业务可以正常的交付。通过对编译流程的仔细分析与梳理，我们在 AOT 产物生成之前对 Flutter SDK 进行定制，分别进行加载性能优化和内存性能优化，下面分别介绍这两部分的内容。
4.2.2 加载性能优化
运行 flutter build web 命令之后，我们得到的主要静态资源有：主文件 main.dart.js（1.1M），各页面的业务代码 xxx.part.js（使用 FutureBuilder 后）、图片文件。直接应用这些资源到项目中，会遇到以下问题：
- 功能无法及时更新：浏览器对同名文件的缓存，可能导致程序代码不被及时更新或者出现执行错乱。
- 首屏渲染性能差：main.dart.js 文件过大，单一文件加载、解析时间过长，势必会影响首屏的渲染时间。
- 无法使用 CDN：Flutter 仅支持相对路径的加载方式，无法使用当前域名以外的 CDN 域名，导致无法享受 CDN 带来的优势。
为此，在加载部分我们对 Flutter SDK 增加了如下三方面的优化，以达到线上运行的标准，优化步骤如下图所示：
资源文件 Hash 化
除了 web/index.html 文件之外，我们要对所有的引用到文件进行 Hash 化。对 build_system/web.dart 的修改按以下步骤进行：
- 遍历产物目录，并建立 ResourceMap。
- 分别计算每个文件的 Hash 值。
- 为新文件命名为 name-[hash].xxx。
- 修改新文件名在对应文件中的引用关系。
大文件分片
Flutter Web 编译之后会生成 main.dart.js 这一主文件，体积为1.1M（Gzip 之后约 400K），这给页面的加载性能带来很大的影响。为此，我们对代码进行分片，借助浏览器对多文件并行加载的特性，可以有效提升页面的加载性能。
具体实施步骤是：将 main.dart.js 在 Dart 侧拆分成多份纯文本文件，前端通过 XHR 的方式并行加载并按顺序拼接成 Javascript 代码置于 <script> 标签中，从而实现分片文件的并行加载。
资源文件 CDN 化
由于 Flutter Web 资源引用机制的不同，即使在资源文件 Hash 化的过程中，把文件的相对路径替换成带 CDN 域名的绝对路径，也无法实现 CDN 资源的加载。同时本地测试发现图片和 Javascript 资源的加载逻辑还不尽相同，为此针对各自的加载逻辑要分别进行优化。
- 图片处理：经过对源码的大量阅读及梳理，我们发现图片请求的 URL 首先会读取 meta 标签中 assetBase 值进行 URL 路径拼接，根据拼接好的 URL 来获取资源。目前，在项目 web/index.html 模板文件中并没有 meta 标签，于是就会根据相对路径进行请求。解决方案是在编译过程中，根据请求环境增加 meta 标签并把 content 设置为 CDN 路径。
- JavaScript 处理：为了解决图片资源文件的加载问题，我们虽然增加了 assetBase 的 meta 标签，但发现 xxx.part.js 文件依然使用当前域名进行加载，可见 Javascript 资源的加载和图片资源加载的逻辑不尽相同。对 main.dart.js 源码分析，我们发现请求 xxx.part.js 的域名取决于包含 main.dart.js 内容的 Script 标签的 src 属性。通过对 js_helper.dart 的动态编译，我们把读取 src 属性修改为读取 window.assetBase 这一全局变量（meta标签中assetBase值加工后的变量）来实现 xxx.part.js 文件的 CDN 加载。
4.2.3 滚动性能优化
当页面出现可滚动区域时，每次页面滚动会创建大量的 Canvas。使用 Safari 的 Canvas 分析工具，我们发现问题的根本原因是页面滚动的过程中，Flutter 会频繁的创建滚动区域的 Canvas，每次创建的 Canvas 内存都在10～70M 不等，滚动的内容越多，内存的占用就会越大，这样滚动几帧之后，内存的占用就会超过浏览器的阈值。
Flutter 对 Canvas 的管理有一个 ReusablePool 的概念，在初始过程中会创建一定的数量的 Canvas，页面交互过程中没有变化的部分，会优先使用 pool 中已经缓存过的 Canvas 以便能够节省内存。由于 Flutter Web 自身实现了一套页面滚动机制，页面滚动过程中，会频繁计算位置信息，引起滚动区域内容被重新创建，这就是为什么每次滚动都会创建 Canvas 的原因。
我们设计的解决方案是：修改 FlutterSDK，在滚动的过程中定义一个阈值，当滚动的高度在阈值范围内，我们就会把当前的 Canvas 缓存起来。这样选择性的创建和销毁 Canvas 可以有效的缓解内存压力，从而提升页面滚动性能。
4.3 构建与部署
4.3.1 Docker 镜像定制
由于 MTFlutter Web 环境安装步骤较固定，且整个安装过程耗时较长（ > 80s ） 。因此将其定制为 Docker 镜像并集成至 Talos，Flutter Web 编译阶段便能免去安装流程，有效提升构建效率。Docker 镜像定制和发布的详细流程见官方文档，本文不再赘述。其中用于定制 Flutter Web 镜像的 Dockerfile 文件如下：
FROM $BaseImage \# 继承基础镜像
RUN apt-get update
RUN apt-get install rubygems -y
RUN gem install flutter-cli
RUN flutter-cli install
ENV PATH="/$User/.flutter_sdk/bin:${PATH}"
ENV PUB\_HOSTED\_URL="https://xxx.com" \# 私有pub服务
ENV FLUTTER\_STORAGE\_BASE_URL="https://storage.flutter-io.cn"
RUN ~/.flutter_sdk/bin/flutter config --enable-web
4.3.2 持续交付与部署
为了实现持续交付与部署，我们建立起了 Flutter Web 在 Talos（美团内部前端持续交付解决方案） 中的发布流水线：
可以看到，流水线中已经免去了 MTFlutter Web 环境的安装流程，现有流水线中重要节点介绍如下：
- Flutter-Web-Build 利用 Docker 内置的 MTFlutter 进行 Web 编译。
- Flutter-Web-Publish 负责将编译产物上传美团资源存储服务器。
五、成果展示
5.1 效果展示
我们在美团外卖商家学院（一个以文章、视频等形式帮助商家学习外卖运营知识、了解行业发展和平台策略的平台，它有很强的传播属性，具有外部投放的场景）率先落地了 Flutter Web，现以商家学院视频内容页为例，对比 Flutter Native 和 Flutter Web 的展现效果：
可以看出，两者的交互、视觉体验是高度一致的，既保证了业务在 App 内接近 Native 的体验，又极大提高了 Web 与 Flutter Native 的体验一致性。
5.2 页面加载性能
如前文所述，我们实施了一系列针对 Flutter Web 的资源优化手段，使得页面加载性能有较大提升，其中页面完全加载时间大致由 1300ms（TP50） 降到了 580ms（TP50），更多的性能指标数据见下图：
可以看到 Flutter Web 与现有 Web 项目性能指标数据差距已不大，可满足日常业务要求。但加载性能数据仍有较大的优化空间，我们会持续对其进行探索。
5.3 滚动性能
针对滚动优化，我们通过修改 Flutter SDK，使得 Canvas 在页面滚动时无需重复创建，而是被缓存起来。这样大大节省了内存的开销（优化后页面内存占用稳定为 100M 左右，与常规 Web 页面无异），同时在一定程度上提升了滚动性能。以商家学院文章内容页为例，对比优化前后滚动 FPS ：
可以看到，Flutter Web 页面滚动性能已得到较大提升，足以应对大部分业务场景。但由于 Flutter Web 页面滚动过程中会频繁进行位置信息的计算，在复杂的业务场景（如页面存在大量动画）仍然会暴露出一定的问题。因此对滚动性能的进一步优化也会是我们未来的工作重心。
5.4 业务迭代效率
基于团队对 Flutter Web 工程化能力的建设和 Flutter 良好的跨平台特性，Flutter Web 在美团外卖商家学院改版需求的落地，大大提升了迭代效率，估算人效提升 40% 以上，计算公式为：
其中 E 代表人效提升，Ci 指的是兼容和适配所耗费的时间，Np 表示业务跨端数量，目前美团外卖商家学院在 Native 和 H5 两端完成了复用，后续在 PC 侧需求的对齐中，效率提升数值会被放大，预计人效提升达 60% 以上。同时我们将在更多的业务中进行推广与应用，提升整体业务的迭代效率。
六、总结与展望
综上所述，美团外卖商家端多元的业务形态和足够的技术“储备”，使得基于 Flutter 实现多端复用成为了可能。而 Flutter Web 在美团外卖商家学院业务中也取得了阶段性的成果，实现了 App、H5 侧的体验一致性，为后续推动更多业务线实现 App-Web 一体化打下了坚实的基础。
可以预见的是，基于 Flutter Web 实现的多端复用，势必会有效缩短项目交付周期。但由于我们对页面加载性能、滚动性能做的仍不够完美，不足以应对更加复杂的业务场景，因此我们依然还有许多工作：
- 页面滚动性能优化： 由于 Flutter 与 Web 的布局差异，使得 dart:ui（Web） 也受 Flutter Native 的布局约束，如何打破这样的约束，是解决滚动性能问题的关键。
- 页面加载性能优化： 当前的页面加载性能仍有较大优化空间，需要对 Flutter 进行编译干预与优化（如按需分离 main.dart.js），减小资源包大小，有效提升页面加载性能。
- Flutter Web 基建：完善并优化开发、调试、编译、构建、部署链路，使得新老项目能快速接入 Flutter Web。
- Flutter Web 在 PC 侧的复用：与 UED 团队共同制订 PC 与 App 适配规范，同时基于 Dart2js 和 dart:ui（Web） 的强大能力，实现逻辑的抽象，完成组件、模块的适配，达到提效最大化；
- 跟进 Flutter 官方动向：Flutter 2.0 的发布，稳定了对 Web 的支持，同时默认采用 Canvaskit 编译模式，此模式下对页面滚动性能有较大提升。但由于 canvaskit.wasm 文件过于庞大（2.5M），降低了加载性能，因此目前仍不建议在 Web 侧直接使用 Canvaskit。不过官方承诺会在 2021 年对性能进行整体优化，还是值得期待的，我们也将保持跟进和沟通。
我们会持续基于 Flutter Web 做更多的探索和尝试。如果您对 Flutter Web 也感兴趣，欢迎大家在文末评论区留言或者给出建议，非常感谢。
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