应用软件是指|使用 Rust 开发一个小程序沙盒 SDK 原生扩展

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不懂移动开发，也可以贡献移动代码

无限提升小程序安全运行沙盒

小程序安全运行的沙盒，可以由App开发者以SDK的形式嵌入，让他们的App成为秒级运行小程序的超级App。在这里，“App”不仅仅指 iOS 或应用程序。主机可以像具有多核 CPU 和更多内存的 PC 一样强大，也可以是计算能力有限的嵌入式设备 ( )，例如带有触摸屏的 PI。

主机硬件环境和软件环境不同，需要暴露给小程序使用的功能也不同；此外，在不同的业务环境中，应用集成的原生能力（如地图、支付、加密等）、音视频，甚至AR/XR等）也不同。支持开发者自定义各种API接口，注入SDK，供小程序开发者通过这种方式调用。

这样，任何小程序理论上都可以利用其宿主环境的任何技术能力，而不仅限于SDK提供的标准接口。

官方支持的自定义接口扩展方法

目前官方支持的自定义接口需要使用宿主环境的原生技术实现，e.g.在 iOS 上需要用 -C 或 Swift 开发，在 Java/etc 上。这种方式需要工程师至少在两个平台上分别开发——当然，这在过去不是问题，任何移动应用程序都必须维护两个团队来开发两个版本。但是当你要支持更多类型的终端时，就变得很麻烦了。

在“小程序+Rust”系列中提到，对于音视频编码处理、加解密等纯逻辑和算法功能，完全没有人机交互部分。使用跨平台的通用语言来实现更方便。但是我们不想乱用 C 代码，Rust 是一个不错的选择。作为一种新兴的、内存安全的、线程安全的语言，Rust 可以跨平台编译，性能高，体积小。特别适合设备端编程，包括在低算力、低功耗、低内存的物联网设备上开发。代码;而且，Rust 已经是一种官方支持的系统语言。

那么，是否可以支持使用 Rust 的开发人员为其安全运行的沙箱提供自定义扩展？

我们来看看环境中的分工与协作

在回答上述问题之前，我们在这里想象一下，如果在一个端到端的应用软件生产环节，技术是每个环节的“粘合剂”。新型技术团队的角色（技能）构成是怎样的：

这是一条基本的“流水线”，每个岗位使用不同的语言技能，分工越清晰越好。即使这些事情是同一个人“遍天下”，你也需要明确自己会在不同的角色下做不同的事情，这有助于你理出一个合理的结构。在端到端的技术链接上，定义每个链接的功能范围。

胶水代码与生态

这项技术，纯粹从软件工程的角度来看，起到胶水代码（glue）的作用，将多种技术的软件系统粘合在一起。胶水代码往往是最繁琐、最容易出错的地方。解决这个级别的技术可以极大的释放开发者的生产力和创造力。相当于建造了流水线，每个环节都可以独立润滑、丰富和加强。并且每个环节都变得更加专业，甚至形成了自己的零部件“供应链”。

例如通过将HTML/部分技术与设备端原生技术对接，引入大量可以专注于小程序开发的工程师，提供丰富的应用场景；将设备的通用逻辑解耦成一个可插拔的“插件”，可以进一步推动只专注于这部分工作的人，生产出丰富优质的插件。只要有标准化，就有机会形成生态。

提供端到端的应用解决方案，已经成为一个“集成”，在技术环节的每个环节的“供应链”中，选择你需要的部件来组装你自己的应用。

插件开发者：使用Rust实现SDK的“插件”

就像小程序开发者不需要了解任何iOS/ObjC/Swift、/Java/技能一样，只要掌握HTML/就可以开发出有用的应用程序，SDK的开发者可以自己开发无需过多了解操作系统平台的编程知识，甚至不会处理 ObjC 和 Java。

我们可以在技术上做到这一点。请按照以下步骤操作 – 请注意，以下所有操作都发生在 Rust 端，并且需要在 ObjC/Java 空间中进行零代码开发。

准备构建静态库所需的环境

创建一个带有cargo的lib-type项目，例如

cargo new --lib myplugin

然后修改生成的Cargo.toml：

[package]
name = "myplugin"
version = "0.1.0"
edition = "2021"
[lib]
name = "myplugin"
# this is needed to build for iOS and Android.
crate-type = ["staticlib", "lib"]
[dependencies]
serde_json = "1.0.81"  # 建议使用这个crate实现json对象序列化
# 其他你准备封装或者依赖的crate

定义要注入的 API

在 src/lib.rs 中，开始定义和封装您计划提供给本地主机应用程序开发人员以注入其 SDK 的函数。

首先，定义一个新类型：

type FinClipCall = fn(&String) -> String;

请将此类型命名为”，该类型所代表的函数的签名必须是：

fn(&String) -> String

其实是一个函数指针，可以指向这样一个函数，例如：

fn invoke(param: &String) -> String {...}

注意这种类型的函数，期望的输入参数是一个有效的JSON字符串，返回的也必须是一个有效的JSON字符串。由于自定义的API，统一使用JSON作为输入输出参数，方便小程序端代码的处理。因此，建议在上面引入这个 crate 来帮助做一些 JSON 相关的数据转换。

其次，开始实现你的函数实现，例如：

fn api_drinker(input: &String) -> String {
    // 先处理一下入参，把进来的字符串检测为合法JSON对象，
    // 再用serde_json把它转化为某个类型的参数对象，供后续使用
    println!("invoked with parameter {}", input);
    
    //中间的逻辑算法从略，这里应该是你自己的算法，产生的结果对象，可以
    //用serde_json进行Json serialization
    let john = json!({
        "name": "john doe",
        "phones": "1234567"
    });
    john.to_string()
}
fn api_whisky(input: &String) -> String {
    // 先处理一下入参，把进来的字符串检测为合法JSON对象，
    // 再用serde_json把它转化为某个类型的参数对象，供后续使用
    println!("invoked with parameter {}", input);
    
    //中间的逻辑算法从略，这里应该是你自己的算法，产生的结果对象，可以
    //用serde_json进行Json serialization
    let brands = json!({
        "whisky": {
            "jack": "daniel",
            "johny": "walker",
            "henry": "Mckenna",
            "suntory": "toki"
        }
    });
    brands.to_string()
}

等等，用类似的签名 API 实现你的函数。

以文本命名您的 API 并注册“花名”

在小程序方面，调用自定义 API 的方式是通过 API 的名称。比如你把一个API接口命名为’abc’，那么这个接口注入SDK后，它在侧边的调用就是’ft.abc(…)’。

这里，你需要给每个自定义函数一个文本名称并映射它们的关系，这确实有点像代码编译器中的表格。在我们开发的这个项目中，还有一点需要注意：

pub unsafe extern "C" fn myplugin_register_apis() -> *mut HashMap<String, FinClipCall> {
    let mut map: HashMap<String, FinClipCall> = HashMap::new();
    map.insert("get_drinker".to_string(), api_drinker);
    map.insert("get_whisky".to_string(), api_whisky);
    Box::into_raw(Box::new(map))
}

这个函数有什么作用？虽然只有几行代码，但还是需要说明一下：

至此，我们的工作基本完成了90%，是不是很简单？

向其他语言公开提供“名册”的函数

到目前为止，我们一直在 Rust 世界中辗转反侧。但最终这些结果必须被外界发现和使用。最后，异步是将“名册”发送到异构语言的世界。我们需要使用 Rust FFI( ) 来让 Rust 编译器在编译上述代码时生成 C 风格的代码库，所以我们需要对上述函数做一点补充：

#[no_mangle]
pub unsafe extern "C" fn myext_register_apis() -> *mut HashMap<String, FinClipCall> {
    let mut map: HashMap<String, FinClipCall> = HashMap::new();
    map.insert("api_drinker".to_string(), api_drinker);
    map.insert("api_whisky".to_string(), api_whisky);
    Box::into_raw(Box::new(map))
}

”告诉Rust编译器在编译的时候不要混淆或者改变’i()’函数的名字，否则ObjC或者Java/JNI端没有办法知道调用什么名字。

注意，在上述函数的声明中，有”和'”C”‘的符号。很容易理解，就是以C函数调用的形式标明这个函数被异构语言使用，而”涉及到Rust关于内存安全和线程安全的规则或思路是什么，读者可以理解细节。这里我们主要使用’Box::’函数，也就是我们取一个只有Rust才能解析的数据结构，通过一个原始指针丢给C端，相当于这块内存被异构语言下的代码被“持有”，其内存安全不再被Rust监控和保证，因此并不安全。

这里有一个问题，那就是：既然Rust端不能被C端解析，那扔这个东西的raw指针有什么用呢？很有用，因为它实际上相当于一个不透明的指针，由主机应用程序端“持有”。当宿主需要调用一个 Rust 函数时，它只是将其传递回去。

有去有去，记得防止内存泄漏

在 Rust FFI 中，生成的每个 ” 操作最终都必须有一个对应的 ” 操作。前者将一块Rust管理的内存的控制权转移，后者是外部异构语言中的代码必须将内存的控制权交还给Rust，否则会发生内存泄漏。所以，最后，我们需要为异构语言添加一个函数应用软件是指，使用上面的东西后记得通知Rust回收：

#[no_mangle]
pub unsafe extern "C" fn myext_release(ptr: *mut HashMap<String, FinClipCall>) {
    if !ptr.is_null() {
       drop(Box::from_raw(ptr));
    }
}

注意，调用这个函数是宿主应用程序开发者的责任，所以必须在你的使用文档中强调它们。这很丑但是好像没有什么好办法，而且跨语言调用总有一些小不便。

回顾：使用 Rust 开发 SDK 扩展的步骤

其实很简单自由，没有专门的库或协议来继承和实现，就是“徒手”写一个Rust lib，只要包含以下元素即可：

交付物是一个静态库

正如《小程序+Rust》系列中介绍的，Rust代码需要跨平台编译构建相关目标架构下的-apple-ios、-apple-ios和二进制库。例如，构建适合在 ios 和 ios 设备上运行的东西：

cbindgen src/lib.rs -l c > myplugin.h
cargo lipo --release

您最终交付给宿主应用开发者的内容应包括：

至此，作为 Rust 开发者提供 SDK 的使命就完成了。再次明确，”的头文件名、创建名册数据结构和释放名册内存的函数名都是由开发者决定的。

应用开发者：如何使用 Rust 插件

接下来，由宿主应用程序的开发人员来使用它。宿主应用是运行在iOS或其他设备上的应用软件，它嵌入SDK，获得运行小程序的能力。

写代码只需要加三行

集成SDK详情见官网，“小程序+Rust”也有介绍，这里不再赘述。下面以iOS App的集成为例，在.m中添加三行代码（下面有注释的三行）：

#import "AppDelegate.h"
#import 
#import "FinClipExt.h"  //引入一个特殊的库支持Rust扩展
#import "myplugin.h"    // 引入要安装供FinClip小程序开发者使用的SDK extension
@interface AppDelegate ()
@end
@implementation AppDelegate
- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions {
    
    NSString *appKey = @"22LyZEib0gLTQdU3MUauARgvo5OK1UkzIY2eR+LFy28NAKxKlxHnzqdyifD+rGyG";
    FATConfig *config = [FATConfig configWithAppSecret:@"8fe39ccd4c9862ae" appKey:appKey];
    config.apiServer = @"http://127.0.0.1:8000";
    [[FATClient sharedClient] initWithConfig:config error:nil];
    [[FATClient sharedClient] setEnableLog:NO];
    // 安装 myplugin 到在这里初始化的FinClip SDK中
    [[FinClipExt singleton] installFor:[FATClient sharedClient] withExt :myplugin_register_apis()];
    
    return YES;
}
#pragma mark - UISceneSession lifecycle
- (UISceneConfiguration *)application:(UIApplication *)application configurationForConnectingSceneSession:(UISceneSession *)connectingSceneSession options:(UISceneConnectionOptions *)options {
    // Called when a new scene session is being created.
    // Use this method to select a configuration to create the new scene with.
    return [[UISceneConfiguration alloc] initWithName:@"Default Configuration" sessionRole:connectingSceneSession.role];
}
- (void)application:(UIApplication *)application didDiscardSceneSessions:(NSSet<UISceneSession *> *)sceneSessions {
    // Called when the user discards a scene session.
    // If any sessions were discarded while the application was not running, this will be called shortly after application:didFinishLaunchingWithOptions.
    // Use this method to release any resources that were specific to the discarded scenes, as they will not return.
}
@end

以上代码，. m，在使用 xcode 创建 ObjC 项目时自动生成。我们这里初始化SDK（详见官网，或者《小程序+Rust》系列。在此基础上再安装，代码很简单：

这里的 ” 负责将 Rust API 转换为 ObjC 方法并注入到 SDK 中。

编译构建需要链接静态库

这个库，我们从上面已经可以看出，目前还没有专门的库直接相关。唯一的限制是两个规范：

就是这样。那么这个库是如何注入到SDK中并被小程序调用的呢？神奇的是宿主App的开发者在他的项目中引入了一个名为.a的静态库（这个库还不是官方支持的标准工具，只是我的个人项目，目前只有iOS版本。有兴趣的朋友可以优化，欢迎提供版本，源码在上面，由ObjC和Rust代码组成）。作为用户，你不需要关注实现，只需下载这个静态库，在编译和构建应用程序时指定依赖并链接它。是的。

最后，当然要安装的静态库，.a，必须导入到项目中，一起构建。

作为宿主应用开发者，必须引入一个叫做SDK的SDK，小程序开发者调用的任务也已经完成。

小程序开发者：如何调用 Rust 接口

在上面的“花表”中，有两个分别暴露给了”和”的 API。这两个用 Rust 编写的函数，以 JSON 字符串作为输入和输出参数，经过 .a 的一些“神奇”操作应用软件是指，转化为 ObjC，并动态注入 SDK。要使用这些API，小程序开发者需要在自己的小程序项目的根目录下写一个.js：

module.exports = {
  extApi:[
    {
      name: 'get_drinker',
      sync: true, //同步api
      params: { //扩展api 的参数格式，可以只列必须的属性
      }
    },
    {
      name: 'get_whisky',
      sync: true,
      params: {
      }
    }
 ]
}

此后，在’ft’对象中调用这些API只需通过’ft’对象，如’ft’。

总结

在现代软件项目中，多语言混合编程在所难免——不同的语言适合解决端到端技术环节中不同环节的问题，但也不可避免地带来了集成和集成的麻烦。集成，往往影响开发效率，带来很多麻烦。例如，跨语言传输涉及 API 接口的生成和异构语言中数据结构的重复“翻译”。编写胶水代码非常麻烦。更顺畅地解决了前端异构技术对接的问题。本文进一步介绍了一种更“透明”的方法，让完全不熟悉、不懂ObjC、不懂终端开发的工程师可以使用Rust这个强大的语言，开发逻辑通用的SDK扩展，最终可以被小程序开发者使用。

本文的示例代码在这里。

{{o.name}}

{{m.name}}