使用WebNativeMessagingExtensionAbility组件实现浏览器扩展和应用通信场景

概述

浏览器的扩展程序（extension）支持与系统上安装的应用交换消息，应用向扩展提供服务，帮助扩展实现一些应用才具备的能力，常见的例子是密码管理器：应用负责存储和加密你的密码信息，以便浏览器扩展程序自动填充网页中的表单字段。

从API version 21开始，支持开发者在应用中使用WebNativeMessagingExtensionAbility组件，为浏览器扩展提供后台服务能力。

浏览器扩展通过WebExtensions runtime API连接WebNativeMessagingExtensionAbility，双方通信是通过共享pipe文件描述符后调用IO接口实现。

本文将浏览器扩展调用WebExtension接口runtime.connectNative建立的连接称为NativeMessaging连接。

NativeMessaging面向两类开发者：应用开发者和浏览器应用开发者。两者均需要了解WebNativeMessagingExtensionAbility运作机制，但关注的场景和接口不同。应用开发者关注WebNativeMessagingExtensionAbility组件的使用，负责相关业务开发；浏览器应用开发者负责建立NativeMessaging连接，关注WebNativeMessagingExtensionManager相关接口。

本文会在具体的描述中，特意标注需要哪类开发者关注。

约束与限制

设备限制

WebNativeMessagingExtensionAbility组件当前仅支持2in1设备。

规格限制

WebNativeMessagingExtensionAbility组件无需额外权限，允许任意三方应用集成使用，但拉起方（浏览器）需申请ACL权限（ohos.permission.WEB_NATIVE_MESSAGING）。此权限仅对浏览器类应用开放。
WebNativeMessagingExtensionAbility组件内不支持调用Window相关API。
WebNativeMessagingExtensionAbility仅支持拉起本应用的UIAbility，不支持拉起其他应用UIAbility或者其他类型ExtensionAbility。
WebNativeMessagingExtensionAbility仅用于浏览器扩展与应用通信场景，不支持如后台服务等其他场景使用。

运作机制

整体流程

流程：

浏览器扩展调用runtime.connectNative接口传入应用包名，来创建NativeMessaging连接。
浏览器应用调用dataShare获取应用配置信息，包括WebNativeMessagingExtension的名称，和限制访问规则（是否允许某个扩展访问该WebNativeMessagingExtension）。
浏览器应用创建两组pipe作为收发双向通道，调用WebNativeMessagingExtensionManager.connectNative接口，拉起WebNativeMessagingExtension并创建一条NativeMessaging连接，并将pipe的收发文件描述符作为参数传输过去。
应用WebNativeMessagingExtensionAbility被拉起，WebNativeMessagingExtensionAbility.onConnectNative生命周期回调触发，获取pipe的文件描述符。
应用监听读端的文件描述符，获取浏览器扩展发过来的消息指令，并通过写端的文件描述符发送回去。
应用使用WebNativeMessagingExtensionContext.startAbility拉起本应用的UIAbility图形界面。

WebNativeMessagingExtensionAbility为单实例独立进程，多次调用connectNative接口仅拉起一个实例，同时触发多次onConnectNative回调，需要应用管理多会话场景。

dataShare存放应用extension配置信息

应用集成WebNativeMessagingExtensionAbility时，需要通过dataShare能力向浏览器应用提供extension配置。该配置用于浏览器应用判断允许访问的扩展及指定要拉起的WebNativeMessagingExtensionAbility名称。

extension配置采用json字符串格式

abilityName属性：字符串，WebNativeMessagingExtensionAbility名称，用于填充want中abilityName字段，一个应用仅有一个WebNativeMessagingExtensionAbility。
allowed_origins属性：数组，允许访问该WebNativeMessagingExtensionAbility的浏览器扩展url信息，可以配置多条，不同浏览器的扩展有不同的scheme协议，例如华为浏览器使用chrome-extension协议头。

extension配置格式：

{
  // 应用包名
  "name": "com.example.myapplication",
  // 具体描述
  "description": "Send message to native app.",
  /*
   * WebNativeMessagingExtensionAbility名称，用于元能力want填充abilityName，一个应用应只有一个
   * WebNativeMessagingExtensionAbility
   */
  "abilityName": "webExtensionAbility",
  /*
   * 允许访问该WebNativeMessagingExtensionAbility的浏览器扩展url信息，不同的浏览器的扩展有不同的scheme协议，华为浏览器使用chrome-extension协议头
   */
  "allowed_origins":[
    "chrome-extension://knldjmfmopnpolahpmmgbagdohdnhkik/"
  ]
}

extension配置通过dataShare配置项向浏览器应用暴露，具体的配置方式可参考下方实现一个WebNativeMessagingExtensionAbility（应用开发者）中步骤6。其中，uri为固定格式：datashareproxy://[包名]/browserNativeMessagingHosts，value字段填写上述extension配置的JSON字符串，allowList字段填写允许访问该配置的浏览器应用的appIdentifier。

WebNativeMessagingExtensionAbility生命周期管理

onConnectNative：当浏览器扩展调用一次runtime.connectNative时触发，如果WebNativeMessagingExtensionAbility尚未运行，调用runtime.connectNative会拉起WebNativeMessagingExtensionAbility，并触发该回调。
onDisconnectNative：当浏览器扩展销毁runtime.port时，会触发一次该回调，每条NativeMessaging连接的断开，都会触发一次该回调，当全部连接都断开时，会触发onDestroy的回调后关闭WebNativeMessagingExtensionAbility。
onDestroy：当WebNativeMessagingExtensionAbility销毁前触发该回调，全部NativeMessaging连接断开会触发WebNativeMessagingExtensionAbility的销毁。
stopNativeConnection：WebNativeMessagingExtensionAbility可以主动断开一条NativeMessaging连接，如果断开的是最后一条连接，则会触发WebNativeMessagingExtensionAbility的销毁。
terminateSelf：WebNativeMessagingExtensionAbility可以主动退出，触发后会销毁所有NativeMessaging连接。

消息格式和限制

NativeMessaging连接使用的具体格式，每个消息都使用JSON进行序列化，编码为UTF-8，并在前面附加32位消息长度（采用原生字节顺序）。来自WebNativeMessagingExtensionAbility的单个消息的大小上限为 1 MB，这主要是为了保护浏览器免受行为异常的应用影响。发送到WebNativeMessagingExtensionAbility的消息大小上限为 64 MB。

实现一个connectNative的扩展（应用开发者）

需按w3c标准配置manifest.json和background.js实现通信。

支持使用chrome.runtime.connectNative或chrome.runtime.sendNativeMessage进行连接。

配置插件内容，发送ping字符串并接收pong响应的插件代码，示例如下：

实现配置manifest.json

{
  "name": "com.example.myapplication",
  "version": "1.0.1",
  "description": "Launch APP",
  "manifest_version": 3,
  "permissions": ["nativeMessaging", "tabs", "scripting"], // 根据实际场景是否需要进行选择
  "host_permissions": ["http://*/*", "https://*/*", "ftp://*/*", "file://*/*"], // 根据实际场景选择
  "background": {
    "service_worker": "background.js" // 用于运行插件runtime命令
  },
  "content_scripts": [
    {
      "matches": ["http://*/*", "https://*/*", "ftp://*/*", "file://*/*"], // 根据实际场景选择
      "js": ["main.js"] // 用于运行插件js命令
    }
  ],
  "action": {
    "default_popup": "index.html" // 插件页面展示
  }
}

实现main.js

// 从html中触发调用
function sendMessageToNative() {
  var message = "ping"; // 发送ping
  chrome.runtime.sendMessage({
    type: "sendMessage",
    message: message
  }, function (response) {});
}

实现配置background.js

使用chrome.runtime.connectNative连接

var port = null;
// 监听来自main.js的信息
chrome.runtime.onMessage.addListener(
  function (request, sender, sendResponse) {
    if (request.type == "sendMessage") {
      if (port == null) {
        connectToNativeHost();
      }
      port.postMessage(request.message); // 向应用程序发送信息
    }
    return true; // 保持消息通道开放
});
function connectToNativeHost() {
  var bundleName = "com.example.app"; // 插件对应应用的bundleName
  port = chrome.runtime.connectNative(bundleName); // 根据bundleName名得到通信端口port
  port.onMessage.addListener(onNativeMessage); // 监听native应用程序是否发来消息
  port.onDisconnect.addListener(onDisconnected); // 监听是否断开连接
}
 // 接收到来自native程序的消息时触发
async function onNativeMessage(message) {
  console.info('接收到从本地应用程序发送来的消息：' + JSON.stringify(message)); // 示例中的pong
}
// 断开连接时触发
function onDisconnected() {
  port = null;
}

使用chrome.runtime.sendNativeMessage连接

function sendNativeMessage() {
  var bundleName = "com.example.app"; // 插件对应应用的bundleName
  var nativeMessage = "ping"; // 插件要发给应用的内容
  chrome.runtime.sendNativeMessage(
    bundleName,
    {message: nativeMessage},
    function(response) {
    // 收到一次应用回复的信息后断开连接
    console.info("sendNativeMessage收到应用程序响应:", JSON.stringify (response));
    }
  )
}

实现一个WebNativeMessagingExtensionAbility（应用开发者）

在DevEco Studio工程中手动新建一个WebNativeMessagingExtensionAbility组件，具体步骤如下：

在工程Module对应的ets目录下，右键选择“New > Directory”，新建一个目录并命名为MyWebNativeMessageExtAbility。
在MyWebNativeMessageExtAbility目录，右键选择“New > ArkTS File”，新建一个文件并命名为MyWebNativeMessageExtAbility.ets。

其目录结构如下所示：
```
 ├── ets
 │ ├── MyWebNativeMessageExtAbility
 │ │   ├── MyWebNativeMessageExtAbility.ets
 └
```

在MyWebNativeMessageExtAbility.ets文件中，增加导入WebNativeMessagingExtensionAbility的依赖包，自定义类继承WebNativeMessagingExtensionAbility组件并实现生命周期回调。

import { WebNativeMessagingExtensionAbility, ConnectionInfo } from '@kit.ArkWeb';
import { hilog } from '@kit.PerformanceAnalysisKit';
import {buffer, util} from '@kit.ArkTS';
import { fileIo } from '@kit.CoreFileKit';

const TAG: string = '[MyWebNativeMessageExtAbility]';
const DOMAIN_NUMBER: number = 0xFF00;

export default class MyWebNativeMessageExtAbility extends WebNativeMessagingExtensionAbility {
  // 读取扩展发来的消息，并回复
  async ReadAsync(fdRead:number, fdWrite:number) : Promise<void> {
    try {
      // read
      let arrayBuffer = new ArrayBuffer(1024);
      let readLen = await fileIo.read(fdRead, arrayBuffer);
      if (readLen <= 4) {
        hilog.error(DOMAIN_NUMBER, TAG, 'read pipe length failed');
        return;
      }
      hilog.info(DOMAIN_NUMBER, TAG, 'read pipe %{public}s', buffer.from(arrayBuffer, 4, readLen - 4).toString());

      // write
      let strResponse : string = "pong";
      const encoder = new util.TextEncoder("utf-8");
      const strBytes = encoder.encodeInto(strResponse);
      let bufferLen = strBytes.length;
      const lenBytes = new Uint8Array(4);
      lenBytes[0] = (bufferLen >> 0) & 0xFF;
      lenBytes[1] = (bufferLen >> 8) & 0xFF;
      lenBytes[2] = (bufferLen >> 16) & 0xFF;
      lenBytes[3] = (bufferLen >> 24) & 0xFF;
      const writeBuffer = new Uint8Array(4 + bufferLen);
      writeBuffer.set(lenBytes, 0);
      writeBuffer.set(strBytes, 4);
      let writeLen = await fileIo.write(fdWrite, writeBuffer.buffer);
      hilog.info(DOMAIN_NUMBER, TAG, 'write pipe length %{public}d', writeLen);
    } catch (err) {
      hilog.error(DOMAIN_NUMBER, TAG, 'fileIo failed, error code: ' + err.code + " message: " + err.code);
    }
  }

  onConnectNative(info: ConnectionInfo): void {
    hilog.info(DOMAIN_NUMBER, TAG,
      `onConnectNative, connectionId ${info.connectionId} caller bundle: ${info.bundleName}, extension origin: ${info.extensionOrigin}, pipe Read: ${info.fdRead}, pipe write ${info.fdWrite}  `);
    this.ReadAsync(info.fdRead, info.fdWrite)
  }

  onDisconnectNative(info: ConnectionInfo): void {
    hilog.info(DOMAIN_NUMBER, TAG, `onDisconnectNative, connectionId: ${info.connectionId}`);
  }

  onDestroy(): void {
    hilog.info(DOMAIN_NUMBER, TAG, 'onDestroy');
  }
};

在工程Module的module.json5配置文件中注册WebNativeMessagingExtensionAbility组件。设置type标签为“webNativeMessaging”，srcEntry标签指向组件代码路径。

{
  "module": {
    // ...
    "extensionAbilities": [
      {
        "name": "MyWebNativeMessageExtAbility",
        "description": "webNativeMessaging",
        "type": "webNativeMessaging",
        "exported": true,
        "srcEntry": "./ets/MyWebNativeMessageExtAbility/MyWebNativeMessageExtAbility.ets"
      }
    ]
  }
}

在工程Module对应的module.json5配置文件中配置crossAppSharedConfig，定义共享配置项，共享配置文件需放置在工程resources/base/profile目录下，并通过$资源访问方式引用。
```
{
  "module": {
    "crossAppSharedConfig": "$profile:shared_config"
  }
}
```

6.在shared_config.json添加extension配置。

{
  "crossAppSharedConfig": [
    // ...
    {
      // uri固定格式，datashareproxy://[包名]/browserNativeMessagingHosts，浏览器应用通过该uri获取的value，即extension配置。
      "uri": "datashareproxy://com.example.app/browserNativeMessagingHosts",
      // extension配置，格式参考extension配置章节的格式，注意转义字符
      "value": "{\"name\": \"com.example.myapplication\",\"description\": \"Send message to native app.\",\"abilityName\": \"MyWebNativeMessageExtAbility\", \"allowed_origins\":[\"chrome-extension://knldjmfmopnpolahpmmgbagdohdnhkik/\"]}",
      "allowList": [
        // 允许访问的应用appIdentifier, 这里加入具体浏览器的appIdentifier
        "1234567890123456789"
      ]
    }
  ]
}

实现拉起WebNativeMessagingExtensionAbility（浏览器开发者）

浏览器负责实现扩展runtime接口，拉起WebNativeMessagingExtensionAbility，建立和管理NativeMessaging连接。需要申请权限：ohos.permission.WEB_NATIVE_MESSAGING。

当接收到创建NativeMessaging连接时，先通过应用间配置共享接口获取目标应用的extension配置。然后读取WebNativeMessagingExtensionAbility名称和允许访问的扩展列表。最后校验是否允许访问。

import { dataShare } from '@kit.ArkData';

interface ExtensionConfig {
  abilityName:string;
  allowed_origins:string[];
}

async function getManifestData(bundleName:string, connectExtensionOrigin:string) {
  try {
   // 调用dataShare接口获取extension配置
    const dsProxyHelper = await dataShare.createDataProxyHandle();
    const urisToGet = [`datashareproxy://${bundleName}/browserNativeMessagingHosts`];
    const config : dataShare.DataProxyConfig = {
      type: dataShare.DataProxyType.SHARED_CONFIG,
    };
    const results = await dsProxyHelper.get(urisToGet, config);
    let foundValid = false;
    for (let i = 0; i < results.length; i++) {
      try {
        const result = results[i];
        const json = result.value;
        if (typeof json !== "string") {
          continue;
        }
        let jsonStr:string = json as string;
        let info:ExtensionConfig = JSON.parse(jsonStr);
        if (info.abilityName) {
          console.info('Native message json info is ok');
          if (!Array.isArray(info.allowed_origins)) {
            info.allowed_origins = [info.allowed_origins];
          }
          if (!info.allowed_origins.includes(connectExtensionOrigin)) {
            console.error('Origin not allowed, continue searching');
            continue;
          }
          foundValid = true;
          break;
        }
      } catch (error) {
        console.error('NativeMessage JSON parse error:', error);
      }
    }
    if (!foundValid) {
      console.error('NativeMessage JSON no valid manifest found');
    } else {
      console.info('NativeMessage allowed_origins match ok');
    }
  } catch (error) {
    console.error('Error getting config:', error);
  }
}

调用webNativeMessagingExtensionManager.connectNative创建NativeMessaging连接，如WebNativeMessagingExtensionAbility尚未运行，该接口则会拉起ExtensionAbility并触发。

import { UIAbility, Want, common } from '@kit.AbilityKit';
import { webNativeMessagingExtensionManager } from '@kit.ArkWeb'

class ConnectionCallback implements webNativeMessagingExtensionManager.WebExtensionConnectionCallback {
  onConnect(connection:webNativeMessagingExtensionManager.ConnectionNativeInfo) {
    // connected
    console.error(`onConnect id ${connection.connectionId} is connected`);
  }
  onDisconnect(connection:webNativeMessagingExtensionManager.ConnectionNativeInfo) {
    // disconnect
    console.error(`onDisconnect id ${connection.connectionId} is connected`);
  }
  onFailed(code:webNativeMessagingExtensionManager.NmErrorCode, errMsg:string) {
    console.error(`onFailed error code is ${code}, errMsg is ${errMsg}`);
  }
}

function connectNative(abilityContext: common.UIAbilityContext, bundleName: string, abilityName: string,
  connectExtensionOrigin: string, readPipe: number, writePipe: number) : void {
  try {
    let wantInfo:Want = {
      bundleName: bundleName,
      abilityName: abilityName,
      parameters: {
        'ohos.arkweb.messageReadPipe': { 'type': 'FD', 'value': readPipe },
        'ohos.arkweb.messageWritePipe': { 'type': 'FD', 'value': writePipe },
        'ohos.arkweb.extensionOrigin': connectExtensionOrigin
      },
    };

    let options : ConnectionCallback = new ConnectionCallback;
    let connectId = webNativeMessagingExtensionManager.connectNative(abilityContext, wantInfo, options);
    console.info(`innerWebNativeMessageManager  connectionId : ${connectId}` );
  } catch (error) {
    console.info(`inner callback error Message: ${JSON.stringify(error)}`);
  }
}

需要销毁NativeMessaging连接时，调用webNativeMessagingExtensionManager.disconnectNative。

import { webNativeMessagingExtensionManager } from '@kit.ArkWeb'

function disconnectNative(connectId: number) : void {
  console.info(`NativeMessageDisconnect start connectionId is ${connectId}`);
  webNativeMessagingExtensionManager.disconnectNative(connectId);
}

概述​

约束与限制​

设备限制​

规格限制​

运作机制​

整体流程​

dataShare存放应用extension配置信息​

WebNativeMessagingExtensionAbility生命周期管理​

消息格式和限制​

实现一个connectNative的扩展（应用开发者）​

实现一个WebNativeMessagingExtensionAbility（应用开发者）​

实现拉起WebNativeMessagingExtensionAbility（浏览器开发者）​

概述