質檢是轉轉履約體系中的重要一環(huán)，通過對手機、平板、筆記本、耳機、手表等品類商品的軟硬件功能、外觀成色等進行全方面檢測，為買家、賣家把好質量關，讓二手交易變得更透明、更靠譜，促進綠色消費。

在質檢環(huán)節(jié)中，通過標準化產(chǎn)線，結合自動化設備、質檢 APP、桌面應用程序等，最終輸出全面可信的“質檢報告”呈現(xiàn)給用戶。其中，桌面應用程序發(fā)揮著舉足輕重的作用，本文將重點介紹桌面應用程序架構的演進及其落地。

1 背景

轉轉質檢的桌面應用程序，前期主要由 Qt 構建，C/C++提供底層支持。這些桌面應用的視圖層、應用層、以及底層能力支持，均由 C/C++開發(fā)人員承擔全部開發(fā)迭代工作。其次隨著業(yè)務的不斷發(fā)展，部分桌面應用程序逐漸暴露出拓展性差、迭代難的問題。

在轉轉質檢技術團隊，除了 C/C++開發(fā)同學外，還有配套成熟的前端和 Java 后端，綜合來說：對于視圖層，前端的技術生態(tài)、以及開發(fā)人員的技術經(jīng)驗，在視圖層開發(fā)方面具有很大的優(yōu)勢；在應用層方面，Java 技術生態(tài)的優(yōu)勢不言而喻，同時 Java 后端同學對整體業(yè)務和系統(tǒng)都有著相對全面深入的了解，簡而言之，Java 同學在應用層架構設計和落地方面，是非常合適的。

綜上，基于團隊實際，筆者團隊對桌面應用程序，提出了新的技術架構——EJC（Electron、Java、C/C++）。該架構的主要優(yōu)勢在于：

• 讓 C/C++開發(fā)同學更偏向于底層能力的研究，發(fā)揮更大的價值。
• Electron 本質是前端技術棧，Java 同學更理解整體業(yè)務，在應用層設計經(jīng)驗方面更擅長；且前端和 Java 資源更容易靈活調(diào)配。
• Electron 和 Java 本身是跨端的，對于后續(xù)質檢桌面應用各端的整合（Windows&Mac），具有不錯的優(yōu)勢。

2 EJC 架構

簡單說，EJC 技術架構即：Electron（視圖層/用戶層），Java（應用層），C/C++（基礎能力層）。

2.1 Electron

Electron 是一個基于 Chromium 和 Node.js 的框架，一套多端生成 Windows、macOS 和 Linux 的跨平臺桌面應用程序。

• 本質是前端技術棧，內(nèi)置了 Chromium 內(nèi)核使得應用程序具有最新的 web 標準，開發(fā)人員可以專注應用程序的邏輯和界面設計，不用再束手束足做瀏覽器兼容性操作。
• 整包更新和熱更新，使程序保持最新的狀態(tài)，類似混合移動應用（Hybrid APP）的快感。
• 安全的跨平臺運行環(huán)境，可以有效地降低程序崩潰和系統(tǒng)錯誤的機率，實現(xiàn)更加可靠和穩(wěn)定的應用程序。
• 豐富的 API 在 C/C++能力的加持下，讓軟硬件結合更加絲滑，擴展能力更進一步。

2.2 Java

Java 應用層，主要包括：

• 通訊模塊：提供基于 HTTP、WebSocket 等協(xié)議的通信能力。
• 底層交互模塊: 封裝了 Java 調(diào)用本地代碼（動態(tài)庫）的技術(JNI/JNA)。
• 數(shù)據(jù)存儲：使用輕量級數(shù)據(jù)庫 SQLite 來持久化數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)的高可用及容錯提供基礎能力。
• 事件監(jiān)聽：基于 Spring 的事件和監(jiān)聽機制實現(xiàn)了基于事件驅動的編程模型，有松耦合、高擴展性和可測試性等優(yōu)點。
• 業(yè)務模塊：必要的業(yè)務邏輯處理。
• 監(jiān)控模塊：對客戶端的實時運行參數(shù)、硬件異常情況等數(shù)據(jù)進行記錄，定時上報云端。
• 配置管理：定時從云端拉取最新的配置，覆蓋本地配置。
• 調(diào)度策略：根據(jù)設備的歷史狀態(tài)，預判硬件（如貨架貨位上的 USB 通訊口、USB 集線器等設備）是否出現(xiàn)故障，當判定故障時，可以優(yōu)先調(diào)度其它設備并將故障信息上報。

2.3 C/C++

基礎能力層，核心 SDK 的實現(xiàn)。提供與 Windows、IOS、安卓、相機、機械臂等底層通用能力。

基于上述說明，在轉轉質檢中，筆者呈現(xiàn)的 EJC 技術架構，如下：

EJC架構圖

下面重點對 Java 應用層的前端通訊模塊、底層通訊模塊進行介紹。

2.4 前端通訊模塊

在 Java 應用層兼容了 HTTP 協(xié)議、WebSocket 協(xié)議的通信方式。接下來介紹幾種與前端通訊的方案以及我們在 EJC 架構中的選型和考量:

2.4.1 HTTP 短輪詢

客戶端周期性的向服務器發(fā)送請求，以獲得最新的數(shù)據(jù)，這種方式會造成服務器和網(wǎng)絡資源的浪費。適用于實時性要求不高的場景：在 Java 客戶端從云端拉取配置時，采用的就是此機制。

2.4.2 HTTP 長輪詢

與 HTTP 短輪詢相比，HTTP 長輪詢能夠避免客戶端頻繁向服務器發(fā)送請求，節(jié)省了網(wǎng)絡和服務器資源的開銷，同時能實現(xiàn)更及時和可靠的數(shù)據(jù)推送。

2.4.3 SSE(Server-Sent Events)

本質上是一個 HTTP 長連接，服務端發(fā)送給客戶端不是一個數(shù)據(jù)包，而是一個 stream 流，格式為 text/stream，所以客戶端不會關閉連接，會一直等著服務器發(fā)過來新的數(shù)據(jù)流。適合一些只需要服務端單向推送事件給客戶端的場景。

在實際的應用場景中，服務端只需要推送一次信息給前端（如：前端調(diào)用 Java 服務端獲取系統(tǒng)硬件配置信息），我們選擇 SSE 作為前后端的通信方式，有以下優(yōu)勢：

• 比 http 短輪詢性能更好。
• 比 http 長輪詢更可靠。
• 比 WebSocket 更輕量。
• 可以在現(xiàn)有的基礎設施和技術上使用，而不需要進行任何額外的配置或部署。

2.4.4 WebSocket

WebSocket 是基于 TCP 的雙向通信協(xié)議，可以實現(xiàn)實時通信。適合實時性要求很高而且需要雙工通信的系統(tǒng)。在實際的應用中，如隱私清除工具，從插入手機到隱私清除完成只需要 3~5 秒，質檢人員需要實時的看到手機狀態(tài)的變更，這時候我們選用 Websocket 實時的將數(shù)據(jù)狀態(tài)推送到前端進行展示。

2.5 底層通訊模塊

Java 調(diào)用 C/C++ 有 JNI (Java Native Interface) 與 JNA (Java Native Access) 兩種方式，都是 Java 中用于調(diào)用本地底層 SDK 的技術。

下面通過簡單的代碼示例（獲取 IOS 設備名稱）來說明 Java 是如何調(diào)用底層 SDK 的。為了節(jié)約篇幅，僅展示了部分關鍵代碼。

2.5.1 JNI 介紹和使用

Java 語言提供的標準接口，它提供了一組函數(shù)和數(shù)據(jù)類型，允許 Java 應用程序調(diào)用和被 C/C++ 語言調(diào)用。JNI 通過編寫本地方法實現(xiàn)與 C/C++ 語言的交互。

• 使用 native 關鍵字聲明本地方法。

public class JniDemo {
    /**
     * 獲取IOS設備的名稱
     * @param udid 設備UDID
     * @return 設備名稱
     */
    public native String getDeviceNameByUDID(String udid);
}

• 通過 javah 命令，將代碼中的 native 方法生成對應的 C 語言的頭文件。

> javah JniDemo
// JDK10+已經(jīng)移除了javah命令工具，使用以下命令
> javac JniDemo.java -h outputDir

• 執(zhí)行上述命令后，將生成一個名為 JniDemo.h 的 C/C++ 頭文件。

#include <jni.h>
/* Header for class JniDemo */

#ifndef _Included_JniDemo
#define _Included_JniDemo
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * 包含了 getDeviceNameByUDID 方法的聲明
 * Class:     JniDemo
 * Method:    getDeviceNameByUDID
 * Signature: (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_JniDemo_getDeviceNameByUDID
  (JNIEnv *, jobject, jstring);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

• C/C++ 實現(xiàn)頭文件來實現(xiàn) Java_JniDemo_getDeviceNameByUDID 方法，并將其編譯為動態(tài)庫。

#include "jnidemo.h"

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_JniDemo_getDeviceNameByUDID(JNIEnv *env, jobject, jstring udid)
{
    string udid_cpp = jstringTostring(env, udid);
    LHW_INFO("udid_cpp = " << udid_cpp);
    IOS_Device_Interface idi;
    string device_name = idi.get_device_name_by_udid(udid_cpp);
    LHW_INFO("device_name = " << device_name);
    return stringTojstring(env, device_name.c_str());
}

• Java 使用

public class JniDemo {
    /**
     * 獲取IOS設備的名稱
     * @param udid 設備UDID
     * @return 設備名稱
     */
    public native String getDeviceNameByUDID(String udid);

    public static void main(String[] args) {
        System.loadLibrary("jniDemo");
        JniDemo obj = new JniDemo();
        String result = obj.getDeviceNameByUDID("00008110-001518392EE3801E");
        System.out.println("Result is " + result);
        // Result is iphone 13 pro
    }
}

2.5.2 JNA 介紹和使用

JNA 是在 JNI 基礎上實現(xiàn)的編程框架，實現(xiàn)了 Java 類型到 C 類型的自動轉換。Java 開發(fā)人員只要在一個 Java 接口中描述目標 native library 的函數(shù)與結構，不再需要編寫任何 Native/JNI 代碼，極大的降低了 Java 調(diào)用動態(tài)庫的開發(fā)難度。

• 編寫 C/C++代碼，聲明頭文件（需要使用 extern “C”關鍵字才能被 JNA 調(diào)用）。

#pragma once
#include "pch.h"

#ifndef JNADemoAPI
#define JNADemoAPI __declspec(dllexport)
#endif // !_Included_JnaDemo

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif // __cplusplus

    JNADemoAPI const char* getDeviceNameByUDID(const char *udid);


#ifdef __cplusplus
}
#endif // __cplusplus

• 實現(xiàn)頭文件，并將其編譯為動態(tài)庫。

#include "pch.h"
#include "JnaDemo.h"
#include "IOSDevice/ios_device_pimpl.h"

string IOS_Device_Interface::getDeviceNameByUDID(string udid) {
    return ios_device->get_deviceName_by_udid(udid);
}

• Java 中使用。

首先在項目中引入 JNA 庫：

<dependency>
  <groupId>com.sun.jna</groupId>
  <artifactId>jna</artifactId>
  <version>5.12.1</version>
</dependency>

聲明與動態(tài)庫對應的 Java 接口類：

/**
 *  定義動態(tài)庫接口
 */
public interface JnaDemo extends Library {
    /**
     * 與 C/C++ 中的函數(shù)名對應
     * @param 設備UDID
     * @return 設備名稱
     */
    String getDeviceNameByUDID(String udid);
}

加載動態(tài)庫并調(diào)用方法：

/**
 * 通過 JNA 調(diào)用 C/C++ 函數(shù)
 *
 */
public class JnaDemoTest {

    public static void main(String[] args) {
        // 加載名為 jnaDemo 動態(tài)庫
        JnaDemo jnaDemo = Native.load("JnaDemo", JnaDemo.class);
        // 調(diào)用方法并獲取結果
        String result = jnaDemo.getDeviceNameByUDID("00008110-001518392EE3801E");
        System.out.println("Result is " + result);
        // Result is iphone 13 pro
    }
}

2.5.3 選型和考量

通過上述的示例代碼我們對比了兩種方案的優(yōu)缺點，并進行了性能測試。

從開發(fā)者的角度來說：JNA 對 Java 開發(fā)者比較友好，JNI 則對 C/C++開發(fā)者比較友好。

同時我們分別用 JNI 和 JNA 進行 100 次到 500 次讀取 IOS 設備名稱的性能測試，得到耗時對比。在 8 核 16G 機器上運行得到如下結果：

通過上面的對比和性能測試，我們制定了如下選型標準：

• 自研的 SDK：高優(yōu)使用 JNI 作為底層通信方式。優(yōu)勢在于：JNI 的性能更好，底層數(shù)據(jù)交互的接口由 Java 定義，C/C++開發(fā)者可以選擇 C 或 C++進行實現(xiàn)，有更多的選擇性及靈活性。
• 外部廠商提供的 SDK：優(yōu)先調(diào)用廠商自帶的 SDK。優(yōu)勢在于：無需 C/C++再次封裝一層動態(tài)庫，減少開發(fā)資源的投入。

3 EJC 架構的落地

EJC 架構在轉轉質檢已成功落地了多個應用，下面主要介紹 EJC 在 Windows 筆記本質檢工具中的落地。

3.1 項目背景

隨著質檢業(yè)務的發(fā)展，筆記本質檢量再創(chuàng)新高。早期由 C/C++開發(fā)、使用 Qt 構建的筆記本驗機工具已不能滿足業(yè)務的需求，主要體現(xiàn)有以下幾點:

• 維護成本高：代碼的復雜性較高，維護需要開發(fā)者投入更多的時間和精力。
• 覆蓋率低：功能不夠完善，易用性較差，使用覆蓋率低。
• 移植性差：無法移植到 Mac 平臺。

基于上述的項目背景，我們使用了 EJC 架構來重構筆記本驗機工具。

3.2 架構實現(xiàn)

3.2.1 名詞解釋

• WMI：Windows Management Instrumentation；是 Windows 系統(tǒng)標準的信息服務。
• WinAPI：Windows 系統(tǒng)提供的底層接口。
• DLL(C)：即 EJC 中的 C，由我們 C/C++的同學研發(fā)的底層 SDK。

3.2.2 流程描述

• 錄入獲取數(shù)據(jù)流程：Electron 啟動后 -> 后臺異步啟動 Java 服務端 -> 開啟異步全局掃描筆記本基本數(shù)據(jù)項注解 -> 獲得需讀取的電腦屬性 -> 調(diào)度器分類執(zhí)行屬性獲取命令 -> 執(zhí)行獲取命令執(zhí)行鏈（可橫向擴展獲取方式）-> 數(shù)據(jù)加工 -> 數(shù)據(jù)糾錯 -> 經(jīng) SSE 通道推送頁面渲染。
• 質檢流程輔助流程：進入質檢流程 -> 請求質檢項輔助（某個功能，例如指紋是否正常）-> Java 調(diào)用底層（Dll、Wmi 等其他方式）-> 返回輔助質檢結果 -> 頁面回傳渲染質檢項支持結果。

3.2.3 流程釋義

• 執(zhí)行鏈：考慮到電腦某項屬性需要多種方式獲取并互相就糾正，因此可以針對性的配置其特有的執(zhí)行鏈，以達到更好的讀取準確率，也更加方便擴展。
• 數(shù)據(jù)糾錯：某些屬性比如電池健康值；默認采取 WMI 讀取；但是部分廠商沒有按照 WMI 的標準寫值，導致獲取為空；因此需要調(diào)取 DLL(C)的其他獲取方式作為補充。

3.3 項目呈現(xiàn)

3.3.1 錄入模塊

通過 Java、C/C++讀取筆記本關鍵信息，獲取筆記本基本情況。通過錄入功能，輔助一線人員選擇系統(tǒng)標品項，同時與質檢碼進行關聯(lián)入庫。在此基礎上產(chǎn)生原始信息與標品 ID 的映射關系，減少下次相同機型的一個操作步驟，方便一線操作人員在質檢相同機型的一個操作便攜性。

筆記本錄入模塊

3.3.2 質檢模塊

通過品牌機型獲取系統(tǒng)對應的質檢模版，提供自動&輔助質檢能力，協(xié)助一線質檢人員對筆記本的質檢能力更快捷、精準。

4 總結

本文對轉轉質檢的 EJC 架構做了一些分享，并給出一些實踐經(jīng)驗，希望能為大家解決類似的問題提供一些幫助。目前 EJC 架構體系已經(jīng)在質檢業(yè)務中上線了多個桌面應用并穩(wěn)定運行，未來將會覆蓋更多的應用場景，助力業(yè)務得到實質發(fā)展。

5 參考鏈接

• ??https://www.electronjs.org??
• ??http://java-native-access.github.io/jna/5.13.0/javadoc/overview-summary.html#overview_description??
• ??https://docs.oracle.com/javase/7/docs/technotes/guides/jni/spec/types.html#wp914??
• ??https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/Server-sent_events/Using_server-sent_events??