appium底层实现原理解析

appium原理

转自  木木L玲 
 

一、什么是Appium

Appium是一个开源、跨平台的测试框架，可以用来测试原生及混合的移动端应用。Appium支持IOS、Android及FirefoxOS平台。Appium使用WebDriver的json wire协议，来驱动Apple系统的UIAutomation库、Android系统的UIAutomator框架。Appium对IOS系统的支持得益于Dan Cuellar’s对于IOS自动化的研究。Appium也集成了Selendroid，来支持老android版本。

Appium支持Selenium WebDriver支持的所有语言，如java、Object-C、JavaScript、Php、Python、Ruby、C#、Clojure，或者Perl语言，更可以使用Selenium WebDriver的Api。Appium支持任何一种测试框架。如果只使用Apple的UIAutomation，我们只能用javascript来编写测试用例，而且只能用Instruction来运行测试用例。同样，如果只使用Google的UIAutomation，我们就只能用java来编写测试用例。Appium实现了真正的跨平台自动化测试。

appium选择了client-server的设计模式。只要client能够发送http请求给server，那么的话client用什么语言来实现都是可以的，这就是appium及webdriver如何做到支持多语言的；

二、Appium的工作原理及其相关基本概念
2.1 工作原理

2.1.1 Android

在Android端，appium基于WebDriver协议，利用Bootstrap.jar，最后通过调⽤用UiAutomator的命令，实现App的自动化测试。

UiAutomator测试框架是Android SDK自带的App UI自动化测试Java库。

另外由于UiAutomator对H5的支持有限，appium引入了chromedriver以及safaridriver等来实现基于H5的自动化。

appium 在android端工作流

client端也就是我们 test script是我们的webdriver测试脚本。

中间是起的Appium的服务，Appium在服务端起了一个Server（4723端口），跟selenium Webdriver测试框架类似， Appium⽀持标准的WebDriver JSONWireProtocol。在这里提供它提供了一套REST的接口,Appium Server接收web driver client标准rest请求，解析请求内容，调⽤用对应的框架响应操作。

appium server会把请求转发给中间件Bootstrap.jar ，它是用java写的，安装在手机上.Bootstrap监听4724端口并接收appium 的命令，最终通过调⽤用UiAutomator的命令来实现。

最后Bootstrap将执行的结果返回给appium server。

appium server再将结果返回给 appium client。

2.1.2 ios

在IOS端，appium同样使⽤WebDriver的一套协议。

与Android端测试框架不同的是，appium ios封装了apple的 Instruments框架，主要用了Instrument里的UI Automation（Apple的⾃自动化测试框架），然后在设备中注⼊入bootstrap.js进⾏行监听。

appium 在ios端工作流

client端 依然是 test script是我们的webdriver测试脚本。

中间是起的Appium的服务，Appium在服务端起了一个Server（4723端口），跟selenium Webdriver测试框架类似， Appium⽀持标准的WebDriver JSONWireProtocol。在这里提供它提供了一套REST的接口,Appium Server接收web driver client标准rest请求，解析请求内容，调⽤用对应的框架响应操作。

appium server调用instruments.js 启动⼀一个socket server，同时分出一个⼦子进程运⾏instruments.app，将bootstrap.js（一个UIAutomation脚本）注⼊入到device⽤于和外界进行交互

最后Bootstrap.js将执行的结果返回给appium server

appium server再将结果返回给 appium client。

所以我们可以看到android与ios区别在于appium 将请求转发到bootstrap.js或者bootstrap.jar.然后由bootstrap 驱动UIAutomation和UiAutomator去devices上完成具体的动作。

2.2 Client/Server Architecture
appium的核心其实是一个暴露了一系列REST API的server。

这个server的功能其实很简单：监听一个端口，然后接收由client发送来的command。翻译这些command，把这些command转成移动设备可以理解的形式发送给移动设备，然后移动设备执行完这些command后把执行结果返回给appium server，appium server再把执行结果返回给client。

在这里client其实就是发起command的设备，一般来说就是我们代码执行的机器，执行appium测试代码的机器。狭义点理解，可以把client理解成是代码，这些代码可以是java/ruby/python/js的，只要它实现了webdriver标准协议就可以。

这样的设计思想带来了一些好处：

可以带来多语言的支持；

可以把server放在任意机器上，哪怕是云服务器都可以；（是的，appium和webdriver天生适合云测试）

2.3 Session
session就是一个会话，在webdriver/appium，你的所有工作永远都是在session start后才可以进行的。一般来说，通过POST /session这个URL，然后传入Desired Capabilities就可以开启session了。

开启session后，会返回一个全局唯一的session id，以后几乎所有的请求都必须带上这个session id，因为这个seesion id代表了你所打开的浏览器或者是移动设备的模拟器。

进一步思考一下，由于session id是全局唯一，那么在同一台机器上启动多个session就变成了可能，这也就是selenium gird所依赖的具体理论根据。

2.4 Desired Capabilities
Desired Capabilities携带了一些配置信息。从本质上讲，这个东东是key-value形式的对象。你可以理解成是java里的map，python里的字典，ruby里的hash以及js里的json对象。实际上Desired Capabilities在传输时就是json对象。

Desired Capabilities最重要的作用是告诉server本次测试的上下文。这次是要进行浏览器测试还是移动端测试？如果是移动端测试的话是测试android还是ios，如果测试android的话那么我们要测试哪个app？ server的这些疑问Desired Capabilities都必须给予解答，否则server不买账，自然就无法完成移动app或者是浏览器的启动。

2.5 Appium Server
这就是每次我们在命令行用appium命令打开的东西。

Appium server 是用 Node.js 写的。我们可以用源码编译或者从 NPM 直接安装。

2.6 Appium 服务端
Appium 服务端有很多语言库 Java, Ruby, Python, PHP, JavaScript 和 C#，这些库都实现了 Appium 对 WebDriver 协议的扩展。当使用 Appium 的时候，你只需使用这些库代替常规的 WebDriver 库就可以了。 你可以从这里看到所有的库的列表。

2.7 Appium Clients
由于原生的webdriver api是为web端设计的，因此在移动端用起来会有点不伦不类。appium官方提供了一套appium client，涵盖多种语言ruby/java/python，在我看来ruby client是实现最好的。在测试的时候，一般要使用这些client库去替换原生的webdriver库。这实际上不是替换，算是client对原生webdriver进行了一些移动端的扩展，加入了一些方便的方法，比如swipe之类，appium client让我们可以更方便的写出可读性更好的测试用例。

2.8 Appium.app, Appium.exe
官方提供了GUI封装的Appium服务端下载，它封装了Appium服务端的所有依赖，用户不用担心怎样安装Node.js。GUI封装的Appium中还包括了一个Inspector工具，可以帮助用户检查应用的节目层级，虽然Android官方的SDK中的Android Device Monitor和UI Automator Viewer也可以实现，但是相比较Inspector还是有不足之处。

2.9Bootstrap
1）Bootstrap作用：

Bootstrap是Appium运行在安卓目标测试机器上的一个UiAutomator测试脚本，该脚本的唯一一个所做的事情是在目标机器开启一个socket服务器来把一个session中Appium从PC端过来的命令发送给UiAutomator来执行处理。

它会监听4724端口获得命令然后pass给UiAutomator来做处理。

2）Bootstrap在appium中扮演的角色：

首先，Bootstrap是uiautomator的测试脚本，它的入口类bootstrap继承于UiautomatorTestCase，所以Uiautomator可以正常运行它，它也可以正常使用uiautomator的方法，这个就是appium的命令可以转换成uiautomator命令的关键；

其次，bootstrap是一个socket服务器，专门监听4724端口过来的appium的连接和命令数据，并把appium的命令转换成uiautomator的命令来让uiautomator进行处理；

最后，bootstrap处理的是从pc端过来的命令，而非一个文件！
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