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基于 Cinterop 和 KSP

搭建高效的鸿蒙跨语言通信框架

车林阳 快手基础架构团队

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KMP 到鸿蒙

ArkTS <-> C <-> KMP 跨语言通信

高效的跨语言通信框架

快手自研 - 桥接代码自动生成工具

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第一节

KMP 到鸿蒙

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KMP

Kotlin Multiplatform

​

语言转译框架：将 Kotlin 代码编译成不同平台目标产物实现跨平台

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FIR

Frontend intermediate representation

= syntax tree with semantic info

KotlinComplier

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fun main() {

println("Hello, World!")

}

MODULE_FRAGMENT name:<main>

FILE fqName:<root> fileName: .../main.kt

FUN name:main visibility:public modality:FINAL <> () returnType:kotlin.Unit

BLOCK_BODY

CALL 'public final fun println (message: kotlin.Any?): kotlin.Unit [inline] declared in kotlin.io.ConsoleKt' type=kotlin.Unit origin=null

message: CONST String type=kotlin.String value="Hello, World!"

KotlinComplier

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NAPI

实现 ArkTS 与 C 之间的相互调用�

​

ArkTS

�

C / CPP

NAPI

Kotlin

so

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KMP ↔ OHOS

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KMP ↔ OHOS

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KMP ↔ OHOS

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第二节

跨语言通信 ArkTS ↔ C ↔ KMP

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List

Kotlin

ArkTS

.so

Napi

Napi

调用 kmp so 得到 Kotlin List

napi_create_array 创建一个 ArkTS Array

将 Kotlin List 元素转换为

napi_value 并塞进 ArkTS Array

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define internal nonnull %struct.ObjHeader* @"kfun:com.kwai.kmp.napi.generator.TestList#testList(){}kotlin.collections.MutableList<kotlin.Int>"(%struct.ObjHeader* nocapture readnone %0, %struct.ObjHeader** nocapture %1) #4 {

prologue:

...

%7 = call %struct.ObjHeader* @"kfun:kotlin.collections#mutableListOf(kotlin.Array<out|0:0>...){0\C2\A7<kotlin.Any?>}kotlin.collections.MutableList<0:0>"(%struct.ObjHeader* %6, %struct.ObjHeader** %5)

...

ret %struct.ObjHeader* %7

}

​

define internal nonnull %struct.ObjHeader* @"kfun:kotlin.collections#mutableListOf(kotlin.Array<out|0:0>...){0\C2\A7<kotlin.Any?>}kotlin.collections.MutableList<0:0>"(%struct.ObjHeader* %0, %struct.ObjHeader** nocapture %1) #4 {

prologue:

...

%7 = call %struct.ObjHeader* @AllocInstance(%struct.TypeInfo* @"kclass:kotlin.collections.ArrayList", %struct.ObjHeader** %1) #75

ret %struct.ObjHeader* %7

}

​

@"ktypeglobal:kotlin.collections.ArrayList#internal" = internal constant { %struct.TypeInfo, [27 x i8*] } {

%struct.TypeInfo { ... },

[27 x i8*] [

i8* bitcast (i32 (%struct.ObjHeader*)* @"kfun:kotlin.collections.ArrayList#<get-size>(){}kotlin.Int" to i8*),

i8* bitcast (i1 (%struct.ObjHeader*, %struct.ObjHeader*)* @"kfun:kotlin.collections.AbstractMutableList#contains(1:0){}kotlin.Boolean" to i8*),

i8* bitcast (i1 (%struct.ObjHeader*, %struct.ObjHeader*)* @"kfun:kotlin.collections.AbstractCollection#containsAll(kotlin.collections.Collection<1:0>){}kotlin.Boolean" to i8*),

i8* bitcast (i1 (%struct.ObjHeader*)* @"kfun:kotlin.collections.ArrayList#isEmpty(){}kotlin.Boolean" to i8*),

i8* bitcast (%struct.ObjHeader* (%struct.ObjHeader*, %struct.ObjHeader**)* @"kfun:kotlin.collections.ArrayList#iterator(){}kotlin.collections.MutableIterator<1:0>" to i8*),

...] }

查看

LLVM IR

List

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List

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// 调用 napi_function

void CppCallback(int value) {

// 1. 将 int 转化为 napi_value

napi_create_int32(env, value, argv)

// 2. 调用 napi_function

napi_call_function(env, nullptr, &func, 1, argv);

}

​

static napi_value NapiMethod(napi_env env, napi_callback_info info) {

// 1. get_cb_info 拿到 ArkTS 定义的 callback，是一个 napi_function

napi_get_cb_info(env, info, &argc, argv, nullptr, nullptr);

// 2. 拿到 napi_function 入参全局保存

func = &argv[0];

// 3. 调用 Kotlin 侧的方法

dynamic_symbols()->kotlin.ktTestCallback({(void*) CppCallback});

}

Kotlin

ArkTS

.so

Napi

Napi

Callback

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KMP .h 中 Kotlin 类方法暴露不全，C 和 KMP 跨语言难度大

!

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NAPI 桥接代码量大、冗余度高

!

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第三节

构建高效的跨语言通信框架

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AKI

NAPI 桥接代码自动生成框架�

​

极简使用，解耦FFI代码与业务代码，友好的边界性编程体验；

​

提供完整的数据类型转换、函数绑定、对象绑定、线程安全等特性；

​

支持JS & C/C++互调；

​

支持与Node-API嵌套使用；

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Origin

AKI

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OK

NAPI 桥接代码量大、冗余度高

KMP .h 中 Kotlin 类方法暴露不全，跨语言难度大

​

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napi bridge

napi bridge

.h 中 Kotlin 类方法暴露不全

Kotlin 同语言

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Cinterop

基于 .h 文件生成 Kotlin API

�

​

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Cinterop

基于 .h 文件生成 Kotlin API

�

​

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Cinterop

提供了 Kotlin 和 C 交互的方式

​

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CPointer

C Pointer.

​

nativeHeap.alloc<CVariable>().ptr -> CPointer<CPointed>

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CValue

The sequence of immutable C values.

cValue<CVariable>() -> CValue

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Cinterop

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xx.h

kt api

Cinterop

so1

so2

Kotlin 反向调用 C

XXX SDK

ArkTS

xx.c

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napi bridge

.h 文件 Kotlin 类方法暴露不全

kotlin napi api

napi.h

cinterop

knapi bridge

Kotlin 同语言

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NAPI 下沉

三层跨语言模型简化为两层跨语言模型�

​

Origin

Knapi 下沉

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ArkTS

C mmkv

Kotlin SDK

使用 napi 绑定 JS 方法和 C 方法

napi_value methos(napi_env, napi_callback_info) {

// 1. 调用 kmp .h中提供的方法，得到 void*

// 2. 按照 ir 解析 void* 内存布局找到函数指针

// 3. 调用对应函数得到 result

// 4. result -> napi_result

}

so1

napi.so

napi.h

kt napi api

cinterop

使用 kotlin napi api 绑定 JS 方法和 kotlin 方法

napi_value methos(napi_env, napi_callback_info) {

// 1. 直接调用 kotlin method 得到结果

// 2. 调用 kt napi api 将 result -> napi_result

}

List

bridge.so

so1

napi.so

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Origin

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Knapi 下沉

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OK

KMP .h 中 Kotlin 类方法暴露不全，跨语言难度大 - 彻底解决，极大减少代码量

NAPI 桥接代码量大、冗余度高

​

​

​

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从 JS 环境获取上下文

遍历 n 个 Js 方法入参，

根据类型不同调用相应的方法将 Js Type -> Kotlin Type

调用 Kotlin Function

根据 return type 调用不同的方法将 Kotlin Type -> JsType 并 return

相同的是处理方式

不同的是参数和返回值

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编译时访问和处理 Kotlin 代码符号（如类、函数、属性等）

​

在编译时获取 Kotlin 元数据，包括注解、类型信息、继承关系等

​

生成新的 Kotlin 代码文件

KSP

Kotlin Symbol Processing�

​

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第四节

快手自研 · 基于 KSP 的桥接代码自动生成工具

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KNapiGetCallCbInfoCodeGen

KNapiParamGroupCodeGen

KNapiFunctionCallCodeGen

KNapiReturnCodeGen

Single Napi Method

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1. 获得需要绑定的方法和类的类型信息

2. 自动生成 Kotlin NAPI Bridge 代码

3. 完成 Napi Descriptor 注册

Kotlin Type -> JS Type

JS Type -> Kotlin Type

Function Invoker

Napi Register

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快手 BridgeGen 框架

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Origin

KwaiGen

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快手基础架构团队长期招聘高级架构师

​

�欢迎投递简历 chelinyang@kuaishou.com

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The End

Thanks