低代码渲染是什么?
在了解低代码渲染之前，我们先来了解一下低代码渲染是什么？

首先，我们来考虑一下，
低代码
是什么？
比如下图阿里内部的某低代码平台，阿里对外的低代码产品有宜搭。他们都是通过可视化，即拖拽、配置，再加上很少的代码来设计出页面。


我们可以看到它的源码是一份 json 文件，这份 json 文件相当于是一份新的语言，浏览器是没有办法进行识别的，所以我们需要
低代码渲染引擎
将 json 渲染到浏览器中。
低代码如何渲染?
正如烹饪一样，为了做成功一份美食，我们需要菜谱和食材，然后通过不同的处理方式，比如煎、炒、炸等烹饪方式做出来一道菜。


我们的低代码渲染也是有类似的公式：

协议
其中菜谱我们可以认为这是一份标准，它保证了同样一道菜在不同地方 80% 以上的口味都是一致的。如果缺少了这份标准，很有可能在不同的地方吃到的宫保鸡丁味道、食材等都完全不一样。
而低代码相关的协议就是低代码渲染的标准，如果低代码渲染都按照这一份标准来做，可以让不同部门、团队、公司低代码解析都是一致的。这样可以方便物料、工具集等生态产物进行无障碍流通。
协议也可以理解为是 
React/Vue 等 ProCode 代码和低代码 json 源码如何互相解析的说明
我们的协议有两份：
  • 《低代码引擎搭建协议规范》
  • 《低代码引擎资产包协议规范》
这里我们对渲染所需的几个关键的协议字段做一下介绍。
协议原文：https://lowcode-engine.cn/lowcode

《低代码引擎搭建协议规范》

componentsMap
它描述的是页面用到的组件的信息，例如从 ProCode 转化为我们的 json 协议内容如图：


destructuring 为 true 表示我们用解构的方式来获取组件。当然我们还有其他的描述字段来保证能支持各种组件的导出方式。
utils
它描述的是页面使用到的工具类扩展信息，比如我们页面中想使用 lodash.clone 方法，那么就需要在协议中这样描述：

componentsTree
componentsTree 描述的是页面的组件树，主要描述的内容相当于我们写的 JSX：

《低代码引擎资产包协议规范》

搭建协议中虽然描述了组件的来源，但是我们在浏览器运行时中无法使用 npm 引入，所以我们还需要资产包协议，来帮助我们获取组件、工具集等渲染所需材料。
packages

上图是 packages 的一个示例，它描述了一个组件的 urls。当我们渲染的时候，需要在浏览器中加载上述的 urls。

加载之后，我们可以通过 window.Next.Button 获取到 Button 组件，如下图所示。


大家可以在 https://lowcode-engine.cn/demo 中尝试看看我们加载了多少组件。
材料
schema
我们在设计器中进行可视化拖拽、配置实际上就是产生我们的 schema。这份 schema 就是遵循《低代码引擎搭建协议规范》的产物，每一个页面对应一个 schema。

页面资产包

根据资产包协议规范，我们需要提供一份页面/应用的资产包信息。
在阿里内部的低代码产品中的某低代码平台里面，有一个依赖管理页面，在这里我们可以新增组件，在新增组件之后进行打包构建。
我们可以看到依赖配置信息中实际上是没有配置 urls 的，只是配置 package、version 等信息。
当我们点击打包构建时，我们会通过 package、version 等信息，将其打包成 UMD 资源，作为资产包中的 urls。

而这份 urls 会根据  package、version 进行存储并缓存，所以当我们新发布了一份 npm 包，并且进行打包构建的时候，打包构建的时间会比较长，而在第二个项目里面再添加一次，就很快了，这就是因为有了缓存，大大减少了打包构建时间。

组件和工具扩展

我们通过搭建协议中 componentsMap 的描述信息，可以知道 Button 组件是在 @alifd/next 中。


而通过资产包协议的 package 信息，我们就可以知道如何获取到 @alifd/next 内容，也就知道 Button 组件如何获取了。

通过这种方式，我们就可以获取到页面的 components 和 utils。

其他

我们还需要根据我们使用的技术栈，在 html 中提前加载 react/rax 相关依赖的资源。

如果是图表组件我们也需要加载 highcharts 资源。

当然还有很多更多的资源，可以根据情况进行引入。

渲染方式

渲染方式主要有两个大类：
  • 出码渲染
  • 运行时渲染
其中在阿里内部大多数低代码平台中，我们主要使用的都是运行时渲染，包括宜搭低代码产品，只有少部分对性能要求较高的产品才会使用出码渲染的方式。

出码渲染


出码渲染是将 schema 转化为 Vue 源码、React 源码或者其他语言的源码。当然就像 React 工程需要进行打包构建才能在浏览器中渲染一样，我们会将 React/其他源码进行打包，打包成一份 Bundle 文件，之后就可以在浏览器中进行消费，渲染出页面了。
以上的过程大多数都是在构建服务中进行的，而 Bundle 渲染为页面是在浏览器中完成的，这一部分本身都是依赖市面上成熟的前端框架，比如 React、Vue 等，所以这时候在浏览器的运行时已经不存在低代码渲染了。
下面是某个页面的 schema 转化为 React ProCode 的示例：
这里对出码渲染就不做过多的介绍了，有兴趣的小伙伴可以去看看低代码引擎中的出码模块。

运行时渲染

运行时渲染和出码渲染的主要区别在于，页面 schema 渲染成页面都是在浏览器中完成的，不存在预编译的过程。

运行时渲染详解
这里我们就运行时渲染进行详细的介绍。

渲染能力概览

渲染能力就是我们根据协议的内容，在运行时渲染引擎上支持的能力。


比如我们要渲染的一个页面，可以把它解析成一个树状结构，而其中的最底层的节点就是我们最小粒度的组件。
对于这个组件，我们需要支持的能力主要是：

1) 获取源码组件

2) 解析组件的 props

3) 获取组件的 children

4) 保留并传入上下文，包括循环上下文，插槽上下文等;

5) 节点更新，当参数变化时需要更新对应的节点

6) 节点循环处理

7) 获取节点实例并进行存储

......

而比组件更大的一个纬度来说，也就是页面的渲染，而他们的能力需要：

1)  页面生命周期的生成和执行；

2) 页面内组件树描述生成，并递归处理单个组件；

3) 页面上下文生成，比如数据源 State、低代码组件的 Props 等。

4) 页面 API 支持；

......

组件渲染

获取源码组件

通过 Node 的 componentName 和之前获取到的 components 就可以获取到 React/Rax 的源码组件。上面的渲染所需材料获取的模块已经介绍过了。

解析 props

为了实现所有的搭建场景，我们的 props 有几种解析方式：
1.参数是确定的值
配置的值是确定的，比如确定的 text 文本。
{

"componentName"
: 
"Text"
,

"id"
: 
"node_ocl45bcwsy1"
,

"props"
: {

"content"
: 
"文本"
,

  },

}

2.参数是需要计算的表达式
配置的值根据数据源进行变化的，比如说 text 文件需要根据 state.text 进行计算的场景。
这里会用  type:JSExpression 来描述需要计算的表达式。
{

"componentName"
: 
"Text"
,

"props"
: {

"content"
: {

"type"
: 
"JSExpression"
,

"value"
: 
"state.text"
    }

  }

}

3.参数是函数
参数是作为函数传到组件中，比如说 Button 组件配置的 onClick 事件、onChange 事件等。
这里会用  type:JSFunction 来描述函数。
{

"componentName"
: 
"Text"
,

"props"
: {

"onClick"
: {

"type"
: 
"JSFunction"
,

"value"
: 
"this.onClick"
,

    },

"onChange"
: {

"type"
: 
"JSFunction"
,

"value"
: 
"function() { this.setState({ text: 'new Text' }) }"
,

    }

  }

}


4.参数是 React/其他框架的节点 
协议中还描述了某一种属性作为 ReactNode 渲染的情况，这时候组件渲染的内容不是 children，而是这个组件的某一个参数。
其中 type 为 JSSlot 就是描述这种情况的参数格式。
{

  "componentName": "Card",

  "props": {

    "title": {

      "type": "JSSlot",

      "value": [{

        "componentName": "Icon",

        "props": {}

      },{

        "componentName": "Text",

        "props": {}

      }]

    },

  }

}

上面代码中的 Card 中的 this.props.title 在 React 渲染引擎下就会解析成 ReactNode。

获取组件的 children

通过递归处理即可获取其 children，下图是其伪代码。

处理节点更新机制

当数据源变化的时候，我们需要对页面进行更新，主要有两种更新方式，
全量更新
和
增量更新。
1、全量更新
全量更新就是只要数据源发生变化，我们就从页面的顶层节点，也就是 Page 开始从头开始再次进行计算、递归子元素并对 props 进行计算。也就是每一个节点都会重新计算和渲染。

这样的好处的是处理比较简单，而坏处就是由于多了不必要的计算和渲染，在性能上较差，特别是如果节点比较多就会出现明显的卡顿。
2、增量更新
增量更新是找到用到这个数据源的组件才进行更新，也就是上图中的 TextA 和 TextC。
我们实现的方式就是利用了 mobx，如下图所示我们将 state 和 props 进行 observable。并对每一个组件都进行 observer 观测，当组件用到的 state 或者 props 产生变化的时候，mobx 会控制其进行更新。

处理节点循环

由于在循环的场景中，循环的组件和其子组件需要通过 this.item 和 this.index 来获取循环的索引和循环的值。
所以我们在节点循环的时候，我们需要计算循环的值，并将循环的值，作为当前节点和节点的 children 的 scope 来解析。

处理节点实例

当我们配置了组件的 ref，我们就可以通过 this.$(ref) 来获取组件实例。
在 React 中，我们主要是直接利用组件的 ref 参数，来获取到组件的实例，并将其存储到渲染引擎的上下文中。

页面渲染

执行页面生命周期

在搭建协议中，定义的生命周期方法主要是 React16 的标准生命周期方法，对于 React 的渲染引擎来说，只需要在合适的时机调用相关生命周期方法即可。

而对于其他语言的渲染引擎，我们就需要根据情况，在其类似的生命周期中调用 schema 中的生命周期方法。比如 Rax 技术栈的渲染引擎，由于没有类似的生命周期，所以使用 hooks 来替代对应的生命周期；当然对于使用者来说是感知不到差别的。

递归解析组件树

下面是其递归组件树示例的一个伪代码。
fuction renderNode(node) {

  if (!node) {

    return null;

  }

  const React源码组件 = components[node.componentName];

  const props = compute(node.props);

  const children = node.children.map(d => renderNode(d));


  return React.render(React源码组件, props, children);  

}


renderNode(schema)

而在递归之后，我们就可以按照组件的渲染逻辑，对单个组件进行渲染了。
递归处理组件，按照前文提到的组件渲染相关的逻辑对每一个组件进行处理。就可以按照组件树的层级关系将其绘制到浏览器上。

页面上下文生成

上下文、状态和数据管理和层级以及包裹的组件是有关系的，其中页面下的组件，使用的是页面的上下文、数据和状态。在页面包裹的区块下的组件，优先使用区块下的上下文、状态和数据，如果区块中不存在，这时会去页面上下文、状态和数据中寻找。

上下文、状态和数据管理使用的是 proto 来实现的。当进入区块时，会新建区块数据和区块上下文，并使用 proto 来继承页面上下文和页面数据，这样就可以在区块中优先使用区块的数据和上下文，当区块中没有的时候，会向页面数据和上下文中查找。整体逻辑类似下面的伪代码：
// 页面上下文
var
 content = {

 a: 
'1'
,

  b: 
'2'
,

};

// 页面数据
var
 state = {

 a: 
'a'
,

  b: 
'b'
,

};


functionBlock1() 
{

// 区块上下文
var
 blockContent = {

   a: 
'3'
  };

  blockContent.__proto__ = content;

// 区块数据
var
 blockState = {

   a: 
'c'
  };

  blockState.__proto__ = state;


// 区块内组件使用
console
.log(
'区块内组件 a'
, content.a, state.a);

console
.log(
'区块内组件 b'
, content.b, state.b)

}


// 页面内组件使用
console
.log(
'页面内组件 a'
, content.a, state.a);

console
.log(
'页面内组件 b'
, content.b, state.b)


Block1();

输出结果如下：

实现上述的几个逻辑，就可以完成一个最简单的运行时低代码渲染引擎了。
运行时渲染体系现状及规划

目前我这边维护的运行时渲染框架主要有三套：
  • lowcode-react-renderer 和 lowcode-rax-renderer ：是低代码引擎（lowcode-engine）提供的低代码运行时渲染能力，其底层使用的是 renderer-core。
  • Render-Engine：是集团内部的基于 React 运行时的低代码渲染引擎，支持应用级别的渲染，包括导航、登陆等应用级别的渲染能力。
  • Rax-Engine：也是应用级别的渲染能力，运行时框架依赖的是 Rax。

痛点-维护成本高

image.png
我们的运行时渲染框架有独立的三套，而本身运行时的是有很多能力是通用的，是可以进一步下层复用，Renderer-Core 就是对通用的运行时渲染能力进行了下层，而 React 渲染器和 Rax 渲染器只需要针对差异部分进行适配。
解决方案
而三套独立的运行时渲染框架导致我们的维护成本是大于 3 的。基于这个原因，在后续的迭代中我们会将通用能力下层，而他们之间的差异能力通过插件化来适配。

痛点-调试困难

这个痛点是来自低代码平台的使用者。


大多数看到这个问题的就是应用的开发人员，但是就算是开发人员，当遇到这个报错了也还是比较懵逼的，无从下手。这导致低代码平台的答疑成本一直比较高，而低代码使用者在使用低代码平台的时候体验也会很差。
另外当遇到这个报错时，只有使用浏览器调试才能解决问题，这就导致了低代码研发人员必须要有一部分的前端研发能力，导致低代码产品的使用人群无法进一步扩大。
解决方案
通过研发低代码渲染调试能力，来帮助低代码平台的使用着解决相关问题。相关解决方案即将在掘金大会上进行线上直播分享，主题是《基于 LowCodeEngine 调试能力建设与实践》
未来规划
最后我们的运行时渲染体系架构最终会实现成这样。

在低代码引擎标准协议的基础上，将运行时的通用逻辑进行下沉到 Renderer-Core 中，并基于它实现 React 渲染器和 Rax 渲染器。其他差异性的运行时渲染能力比如画布渲染、应用渲染等通过扩展插件来实现。
而在解决方案上会将一部分完善低代码调试能力、也会提供服务端渲染能力解决运行时渲染能力的性能瓶颈。
欢迎关注阿里低代码引擎，了解更多低代码渲染和搭建相关技术。
https://lowcode-engine.cn
也欢迎到低代码引擎官方微信群进行更多交流，加微信号 wxidvlalalalal 并备注「低代码引擎，申请入群」即可。
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