跨平台还能怎么玩？试试 Kotlin Multiplatform Mobile

前言

说到跨平台，我们很容易联想到 ReactNative、Flutter 等业内比较有名的框架，通过在不同平台复用一套代码，从而提高生产力，同时保证各端逻辑的一致性，他们确实做到了。但是，目前的跨平台框架都无法做到完美复用，比如双端 UI 上的差异，导致还需要写很多适配代码，还有一个比较核心的问题，无法媲美原生性能。

简介

那 Kotlin Multiplatform Mobile（以下简称 KMM）又是什么呢，先看下官方的介绍

Kotlin Multiplatform Mobile 是一个用于 iOS 和 Android 应用开发的 SDK，允许您为网络、数据存储和分析以及 Android 和 iOS 应用的其他逻辑维护一个共享代码库。

不同于 Flutter 这样的完整跨平台框架，KMM 不包含渲染引擎，不支持 UI 层的代码共享，而像网络请求、数据解析和存储，以及一些 UI 无关的业务逻辑，都可以使用 KMM 共享代码。

有些同学可能也听说过 KMP、KN等，它们和 KMM 又是什么关系？

简单来说：

- KMP 一般指的就是 `Kotlin Mutiplatform`，可以认为是 Kotlin 跨平台的全集，包括 KMM 移动端跨平台和 `Kotlin JS` Web 跨平台
- KN 一般指的是 `Kotlin Native`，KN 是将 Kotlin 编译为 Native 二进制文件的技术，甚至可以在没有虚拟机的情况下运行，例如 KMM 上的 iOS 就是使用了 KN 的能力
- KMM 是利用了 JVM 和 KN 能力实现的针对 Android 和 iOS 平台的 Kotlin 框架：Android(`Kotlin/JVM`)和 iOS(`Kotlin/Naitve`)

熟悉 Android 开发的同学应该有所了解，KMM 并不是什么新鲜玩意，它在2020年就发布了第一个版本，基于 Kotlin 1.4 版本，不过由于一直处于实验阶段，因此使用和了解的人比较少。

那么为什么今天又提起它了，原因是它在2022年10月发布了 Beta 版本，同时 Android 官方宣布 Jetpack 开始要支持 KMM 了，目前 Collections 和 DataStore 已经可以通过依赖 -dev01 版本在多平台上使用，也就意味着 KMM 的社区支持有了官方保证，另外根据 JetBrains 的官方信息，如无意外，KMM 的稳定版会在 2023 年发布，因此距离 KMM 可以投入生产已经很接近了！

结构

在开始之前，我们先来了解一下 KMM 的开发模式。

每个 KMM 项目都包含三个模块：

• Shared 是一个 Kotlin 模块，其中包含 Android 和 iOS 应用程序通用的逻辑，是在平台之间共享的代码。它使用 Gradle 作为构建系统，帮助您自动执行构建过程。共享模块内置到 Android 库和 iOS 框架中。
• AndroidApp 是一个内置到 Android 应用程序中的 Kotlin 模块。它使用 Gradle 作为构建系统，AndroidApp 模块依赖于共享模块，并将共享模块用作常规的 Android 库。
• iOSApp 是一个内置到 iOS 应用程序中的 Xcode 项目。它依赖于并使用共享模块作为 iOS 框架。共享模块可以用作常规框架或 CocoaPods 依赖项。

image.png

image.png

Shared 模块由三个 SourceSet（源集） 组成：androidMain、iosMain 和 commonMain。源集是一个 Gradle 概念，用于逻辑上组合在一起的许多文件，其中每个组都有自己的依赖项。在 KMM 中，共享模块中的不同源集可以针对不同的平台。

尝试

作为逻辑层跨平台，我们主要关心网络请求、数据解析、数据缓存、多线程等问题。

这里用一个简单的 demo 来尝试一下 KMM，功能是展示天气信息，支持从网络和数据库缓存获取数据，网络获取成功后对数据进行缓存，然后即可展示缓存数据。这里除了UI之外，全部用 KMM 实现。

数据定义

KMM 支持使用 kotlinx.serialization 插件对数据进行序列化和反序列化。

image.png

用过 Gson 的同学应该很熟悉，和 Gson 的使用方式几乎完全一样，除了导入的包名不同。

网络请求

在 KMM 中，我们使用 Ktor 来进行网络请求。

Ktor 是一个轻松构建联网应用（web 应用、 HTTP 服务、 移动应用以及浏览器应用）的框架。 现代的联网应用需要异步化来提供最佳的用户体验，而 Kotlin 协程为此提供了极其简便的方式。
Ktor 的目标是为联网应用提供端到端的多平台应用框架，虽然还没有完全实现。目前支持 JVM 客户端与服务器场景，以及 JavaScript、iOS 与 Android 客户端，而我们（官方）正努力将服务端支持引入到原生（native） 环境，并将客户端支持引入到其他原生平台。

可以看出，Ktor 就是为了跨平台而生的。

使用非常简单

image.png

通过泛型直接反序列化为实体，非常方便。

有些同学可能要问了，JSON 序列化效率太低了，能不能用 ProtoBuf ？

当然可以，Ktor 目前已经支持 JSON、XML、CBOR 和 ProtoBuf 序列化格式，只需替换依赖即可，由于 demo 使用的 API 接口使用的是 JSON 格式，因此不再演示 Protobuf 格式的解析方式。

数据缓存

前面提到，Jetpack 的 DataStore 组件已经支持 KMM，今天我们来看一下，在 KMM 中如何通过 DB 缓存数据。

这里我们要借助 SQLDelight 这个开源框架，它出自 Square，与 OkHttp 同源。

SQLDelight 从您的 SQL 语句生成类型安全的 Kotlin API。它在编译时验证您的 Schema、Statements 和 Migrations，并提供如 Autocomplete 和 Refactoring 等 IDE 功能，使编写和维护 SQL 变得简单。

首先，我们要定义 SQL 文件，用于声明表结构和 CRUD 语句，然后 SQLDelight 插件会帮我们自动生成代码。

image.png

为了方便，我们的数据库中仅定义一个 json 列，不再定义每个属性，数据库存储前先通过 JSON 序列化。这里仅用于演示 SQLDelight 的使用，请大家不要效仿。

Sync 一下，即可在 build 目录中看到生成的文件，这里不再一一展示。

image.png

值得一提的是，由于在不同平台上 SQL 的实现也不一样，因此需要在 androidMain 和 iosMain 源集中分别创建数据库驱动的实现，不过这些 SQLDelight 已经封装好了，我们只需要导入即可。

这里需要用到 KMM 中的一个常用关键字 expect，声明了 expect 的类，即表示需要在各个平台上分别实现，详见 Connect to platform-specific APIs | Kotlin。

commonMain 中声明 DatabaseDriverFactory

image.png

androidMain 和 iosMain 分别实现，并添加 actual 关键字

image.png

最后，创建 Database 类来封装对数据库的操作

image.png

至此，我们已经可以使用 KMM 完成天气数据的网络获取和数据库缓存。

image.png

UI 的代码这里不再展示，我们来看一下最终效果

image.gif

小结

从可用性方面来说，在 KMM 上可以使用开源框架进行网络请求、数据缓存等，常见的数据格式都已经支持，并且这些开源库都已经提供稳定版本；从易用性方面来说，作为 Androider，几乎是0成本上手，且开源框架的使用都非常简单，甚至比 Android 原生的开源框架（OkHttp、Room 等）使用更简单，iOSer 可能需要一定的学习成本。综上，我认为 KMM 在功能上已经可以满足基础的逻辑层跨平台诉求，在使用上也非常简单。

最后附上 demo 源码。

Features

易上手

由于使用 Kotlin 语言，因此 Android 同学不需要学习成本，iOS 同学需要了解 Kotlin 的语法，即便如此，作为一门现代语言，Kotlin 还是非常容易上手的！

性能

作为跨平台框架，性能是一个关键指标。

在 Android 上，Kotlin 代码会被编译成 JVM 字节码，即 class 文件，最终打包到 dex 中，因此可以认为和原生性能一致。

image.png

在 iOS 上，Kotlin/Native 编译器会将 Kotlin 代码转换为所谓的 LLVM IR，这与 Swift 编译器的形式相同，最终，会使用和 Swift 相同的工具链，将这个 LLVM IR 会被转换为原生可执行的二进制文件。

image.png

官方的流程图

image.png

由于使用原生同样的编译形式，KMM 相比其他跨平台框架，在性能上更有优势。使用根据 JetBrains 官方的描述，KMM 目前已经非常接近原生应用的性能，甚至已经可以和原生持平，而且，他们还没有使用所有的优化手段，未来， KMM 的性能将有进一步提升。

可能有些同学会问，KMM 与 Rust 性能对比如何？

原生互操作

不论是在 React Native 还是 Flutter 上，JavaScript/Dart 与原生代码相互操作都是非常麻烦的，需要通过“桥接通讯”来实现。

由于 KMM 可以编译为和原生库一样的形式，因此，可以和原生开发语言直接相互调用。
同时，KMM 代码也可以很容易的打包为 Library，提供给其他 APP 使用。

image.png

轻量

由于 KMM 最终的编译产物是基于双端标准组件输出，因此无需内置多套引擎 (runtime)，包体积增量更少，同时 iOS 端审核被拒风险也比较小。

UI 跨平台*

你以为 KMM 会止步于逻辑层跨平台吗？

NO，根据官方规划，KMM 的 UI 跨平台功能已经在 KMM 的计划之中，并附带了一张效果图

image.png

关注 Compose 的同学应该知道，Compose Multiplatform UI 跨平台框架在 2021 年底就已经发布了稳定版，支持 Android、Web 和桌面的 UI 跨平台，只是迟迟没有支持 iOS，现在只需要解决在 iOS 上的复用，虽然目前还没有任何阶段性成果，但是也值得期待！

有些同学可能对 Jetpack Compose 和 Compose Multiplatform 还不太了解，这里简单介绍下

`Jetpack Compose` 是 Google 针对 Android 推出的新一代声明式 UI 工具包，完全基于 Kotlin 打造，天然具备了跨平台的使用基础。
JetBrains 以 `Jetpack Compose`（后文简称 `compose-android`）为基础，相继发布了 `compose-desktop` 和 `compose-web` ，使 Compose 可以运行在更多不同平台。

小结

KMM 使用 Kotlin 语言，对 Android 开发者十分友好。

在性能方面，由于目前使用 KMM 的产品比较少，因此没有找到真实可信的测试数据，我们姑且相信官方介绍。

根据官方的描述，KMM 在 iOS 和 Android 上分别都会转为和原生一致的中间产物，因此接近原生性能，而且 KMM 团队后续还会着重优化 KMM 的性能，未来可期！

另外，可以和原生语言直接相互调用也是一大优势，同时基于 Kotlin 到原生的转换能力，KMM UI 跨平台能力同样值得期待！

不足

并发

在 Android 上，我们可以很方便的使用基于 JVM 线程池的 Kotlin Coroutines 来进行并发操作，但由于 Kotlin/Native 和 JVM 的内存模型差异，导致 iOS 上的协程只能使用单一后台线程，官方有一篇博客专门对 Kotlin/Native 的内存管理做了介绍 。

对此，Kotlin 团队重新设计了 Kotlin/Native 上的内存管理器，并在 Kotlin 1.7.20 版本默认启用

新的 Kotlin/Native 自动内存管理器解除了线程之间对象共享的现有限制，并提供完全无泄漏的并发编程原语，这些原语是安全的，不需要开发人员的任何特殊管理或注释。

看起来 Kotlin/Native 已经解决了并发的问题，不过是否彻底解决还需要线上产品来验证。

总结

本文主要介绍了 KMM 是什么，通过一个 demo 演示 KMM 跨平台复用代码的能力，包括网络请求、解析和数据缓存等，目前开源社区还不够完善，仅能满足基础功能，不过有 Android Jetpack 的加入，相信开源组件会越来越丰富。

根据 KMM 的编译形式和官方介绍，可以看出 KMM 在性能上接近原生，同时 KMM 支持和原生代码互操作，KMM UI 跨平台在官方计划之中，值得期待。但是目前 KMM 在并发操作上还存在不足，在 iOS 上的协程存在性能问题，官方仍然在优化中。