在剛剛過去的云棲大會上，手淘宣布其移動容器化框架Atlas將于2017年年初開源，對這個框架，在過去團隊對外部做過一些分享，外界也一直對其十分關注，到現(xiàn)在它終于即將開源了。

本文將介紹Atlas的設計思路和手淘對容器化、組件化和動態(tài)化上的思考，主要內容來自阿里巴巴資深技術專家倪生華(玄黎)在2016杭州云棲大會上的分享。

Atlas是什么

2013年，手淘航母戰(zhàn)略的制定，帶來了業(yè)務和開發(fā)人員的翻倍膨脹。從不到100人猛增四五倍，同時業(yè)務數(shù)量大增，整個客戶端的架構和發(fā)版節(jié)奏受到極大挑戰(zhàn)，Atlas作為之前手淘客戶端的基礎框架，進行了一次大的重構，形成了今天的Atlas。

Atlas是一個Android客戶端容器化框架，主要提供了組件化、動態(tài)性、解耦化的支持。支持工程師在工程編碼期、Apk運行期以及后續(xù)運維修復期的各種問題。

• 在工程期，實現(xiàn)工程獨立開發(fā)，調試的功能，工程模塊獨立。
• 在運行期，實現(xiàn)完整的組件生命周期的映射，類隔離等機制。
• 在運維期，提供快速增量的更新修復能力，快速升級。

Atlas是工程期和運行期共同起作用的框架，它的特點是盡量將一些工作放到工程期，這樣來保證運行期的簡單，穩(wěn)定。

目前，Atlas在淘系App的應用十分廣泛，手淘自身超過60+業(yè)務組件、20個協(xié)作團隊，以及百萬行級別代碼都在Atlas上運行，其快速迭代能力讓應用的發(fā)布周期從每月到每周再到隨時發(fā)布，在過去半年里就發(fā)布了446次。另外Atlas本身非常輕量，只有90多個類，支持大小型App開發(fā)，從大型的手淘到相對小型的阿里健康等都是用的這個框架。其穩(wěn)定性也接受了考驗，兼容Android 4.x以上系統(tǒng)版本。整體手淘的Crash率一直維持在萬分之五左右，因為容器導致的crash占比小于百分之一。

從這個意義上來說，Atlas首先要解決的問題是大規(guī)模團隊的協(xié)作問題，訴求包括并行開發(fā)、快速迭代、工程解耦，然后解決的問題是客戶端動態(tài)更新的問題。手淘內部思考的解決方案就是組件化。

Atlas組件化實現(xiàn)

組件化，業(yè)界稱為插件化，不過這里Atlas的組件化和現(xiàn)在的插件化有一些不一樣的地方。組件化是需要去知道組件的功能，設計更規(guī)范。

(手淘APK包目錄結構)

這是一個手機淘寶的APK包，***層目錄上與標準的APK是完全一樣的，在APP會有很多的so文件，如果解開來看的話，它的結構類似于完整的APK，但本身并不能獨立運行，它跟很多插件化的差別是在運行期，它是運行在整個容器里的，每一個組件都是獨立的Bundle。

從模塊來劃分，手淘APK可以分為兩層，上層是經(jīng)過拆分的業(yè)務Bundle，掃碼、評價、詳情，各個業(yè)務之間可以進行功能的調用，可以通過路由調度到其他業(yè)務方。下層是共享的底層中間件，向業(yè)務方開放各種能力，如網(wǎng)絡庫、圖片庫等，會在容器里進行統(tǒng)一地把控，這樣做的好處是包做到盡可能小，第二是性能佳。

這一塊是Atlas的整體設計，分為五層：

***層我們稱之為Hack層，包括OS Hack toolkit & verifier，這里我們對系統(tǒng)能力做一些擴展，然后做一些安全校驗。

第二層是Bundle Franework，就是我們的容器基礎框架，提供Bundle管理、加載、生命周期、安全等一些最基本的能力。

第三層是運行期管理層，包括清單，我們會把所有的Bundle和它們的能力列在一個清單上，在調用時方便查找;另外是版本管理，會對所有Bundle的版本進行管理;再就是代理，這里就是和業(yè)界一些插件化框架機制類似的地方，我們會代理系統(tǒng)的運行環(huán)境，讓Bundle運行在我們的容器框架上;然后還有調試和監(jiān)控工具，是為了方便工程期開發(fā)調試。

第四層是業(yè)務層了，這里我們向業(yè)務方暴露了一些接口，如框架生命周期、配置文件、工具庫等等。

最上面一層是應用接入層，就是我們的業(yè)務代碼了。

所以Atlas作為一個框架提供了相對完整的能力，業(yè)務層的開發(fā)可以在框架生命周期的各個環(huán)節(jié)做一些自定義的動作，也可以自由的調用系統(tǒng)、框架，乃至其它組件釋放的能力。

組件化技術細節(jié)

前面講的是容器層面的比較概要的東西，下面我們會講一些具體的細節(jié)。

關于Bundle的生命周期會提供細粒度的節(jié)點，比如下面是一個Bundle從加載到運行的周期：

• startInstall：開始加載。這個時候框架會做一些拷貝文件、釋放lib、加載Bundle的事情;
• Installed：加載完畢。這時框架會注入資源路徑，創(chuàng)建class loader;
• resolved：解析完畢，框架會檢查組件配置是否合法，是否能被解析;
• active：運行組件，即開始運行組件Bundle;
• started：運行成功。

組件化涉及到的***個問題是Manifest處理，一個是因為來源很多，有宿主Manifest、Aar Manifest以及組件Manifest，另外不同組件的Manifest經(jīng)常發(fā)生變化，要求我們靈活地去處理。這里的做法是在工程期將所有的Manifest進行Merge操作，這里需要注意的是Bundle的依賴單獨Merge，因為這里涉及到依賴仲裁的問題。***解析各個Bundle的Merge Manifest，得到整包的BundleInfoList，就是上面我們提到的Bundle信息清單。

第二個是類加載，這里利用Delegate ClassLoader來動態(tài)加載組件的類。Delegate ClassLoader先查找宿主Bundle的PathClassLoader，然后根據(jù)前面的BundleList找到對應的BundleClassLoader.

第三個是資源，我們會用自己的DelegeteResources替換掉系統(tǒng)的resource，Bundle的資源會逐個在安裝的時候添加到AssertPath，由于添加Bundle的順序非固定，不分區(qū)會導致資源查找錯亂。

另外，Dalvik和ART上的資源查找過程順序是不一樣的，加上小米等系統(tǒng)會重寫自己的resources，所以我們會適配不同的機型，往后追加AssetsPath或者往前追加，系統(tǒng)AssetManager是個單例，默認往后追加，如果往前追加，則需要重新創(chuàng)建AssetsManager對象，同樣主dex動態(tài)部署的時候要達到替換原有resource的目的，必須保證插入順序與查找順序一致。

還有需要注意的是，每次更新resourceTable的時候，必須保證apkresource，runtime的系統(tǒng)resource，例如webview，bundle resource都已經(jīng)添加成功，而且唯一，順序正確。

不同Bundle的資源可能發(fā)生命名沖突，我們是用了一種相對來說簡單的方法，將各自的Bundle分配成不同的ID，保證所有的業(yè)務資源不會產(chǎn)生沖突，盡量將問題放到工程期解決。在很多代碼里，通過反射來調用整個資源，在5.0以上的系統(tǒng)是沒有問題的，它只找***個，對業(yè)務代碼而言，原來是怎么寫的，今天還是怎么去寫。

關于組件化性能這一部分，我們引入了按需加載，因為手淘APK有70多個Bundle，每個用戶真正用的時候只需要5或10個，所以不需要加載所有的Bundle。Bundle之間進行隔離，通過Android四大原生組件進行交互，這樣Bundle之間可以比較好的解耦。我們所有調用的入口都是基于BundleInfolist去做的，根據(jù)這個清單信息，得到組件所在Bundle，如果需要加載，我們就進行install、dexopt等操作。

另外，對于解決組件依賴問題，定義了兩種新的組件格式Awb(業(yè)務Bundle)和solib(so庫)，前者與AAR一致，不過不添加本地lib，在構建的時候做依賴仲裁區(qū)分，后者是Native so庫的依賴。Awb其實就是AAR，只是后綴修改了，如果你的包放在宿主Bundle就用AAR，如果是組件Bundle就用Awb。

對于業(yè)務Bundle的依賴，我們在構建期會將宿主Bundle和業(yè)務Bundle及其依賴分別打包，然后按照最短路徑、***聲明原則進行樹狀仲裁，得到每個Bundle需要的依賴，在打包的時候會將依賴庫放到各自的Bundle里去。

***是APK構建，我們對它做了比較大的調整。上面的圖中，其實左邊這一部分是一個標準的APK的構建過程，包括處理，編譯，到簽名的過程。我們這個不同的地方是多了Awb需要特殊處理，其中Awb的資源根據(jù)宿主的resource.ap_和包內資源構建，R文件由Bundle R資源和宿主R資源合并而來，然后我們對Aapt進行了修改，對每個awb分配不同的packageId，然后進行統(tǒng)一混淆，生產(chǎn)各個AWB的Dex，打包為APK，簽名之后復制到libs，改名為so文件，然后合并到taobao APK. 這就是我們組件化的整個過程。

Atlas動態(tài)化

在一個容器框架內，組件化和動態(tài)化是相輔相成的，組件只是解決了解耦的問題，但我們如果想要隨時發(fā)包，就必須讓容器框架具備動態(tài)化能力。我們在完成了Atlas的組件化之后，做了動態(tài)化的支持。動態(tài)化的好處一個是包的大小縮減，我們可以將一些包在運行后下載到應用中，另一個是具備動態(tài)發(fā)版和修復能力。

增量動態(tài)化方案

Atlas提供了動態(tài)部署的能力，主要目標是動態(tài)業(yè)務發(fā)布，以及問題修復。它基于手淘自研差量算法，主Bundle基于ClassLoader機制，業(yè)務Bundle基于差量merge，支持全業(yè)務類型。

另外，Atlas也支持Andfix作為插件使用，目標是快速故障修復，它的原理基于Native hook，主要做方法的修改，在實際中可以兩個一起用。在工程構建期適配之后，可以做到一套代碼兩套方案通用。

自研動態(tài)部署功能實現(xiàn)原理，首先，對于Dex Patch的生成，我們通過修改Dex的字節(jié)碼實現(xiàn)，將Dex文件轉為Smali，對其中的ClassDef和ClassDataMethod結構體進行分析，可以實現(xiàn)刪除、新增、修改類，然后通過Diff處理得到差量文件，再通過Merge處理即生成補丁。

其次是整個資源Patch的生成，分為兩塊，一個是業(yè)務Bundle，本來是一個不斷加載的過程，它實現(xiàn)起來會比較簡單，通過Md5 diff/BSDiff即可得到。對于主Bundle，因為安卓本身有一個限制，所有的資源必須得在base包里，新增一個資源是不生效的。所以一個做法是在打包的時候預留很多空資源。另外更新已有的資源則通過資源覆蓋來完成。

***，如果新加業(yè)務的話，會新加Activity，我們的做法首先在Manifest預埋一個StubActivity，然后在Instrumentation.execStartActivity()階段進行替換，同時配合Intent setFlag模擬Activity launch mode并繼續(xù)startActivity，接著System_server進程進行處理，更新ActivityStack，創(chuàng)建binder，并通知ActivityThread進行實例創(chuàng)建，***我們在ActivityThread的handler里面進行攔截，更新ActivityInfo等信息，創(chuàng)建目標Activity。

另外在工程實踐上，因為補丁的生成會涉及到Dex和資源的基線，我們會在部署的時候，每次發(fā)布APK包同步發(fā)布AP(基線包)到Maven，AP基線包里是所有影響基線的文件，***是安卓APK，第二是Mapping.txt，***是Dependency.txt，這樣的話整個構建的速度會非常的快。

所以我們這種方式，版本的升級是不同的方式。比如今天手淘的詳情要更新，會發(fā)布版本，這個版本可能不是到應用市場的版本，而是一個Patch包。業(yè)務版本的動態(tài)部署，我們是同步的，5.3.0到5.3.1到5.3.2，這樣一個好處是只要容器版本沒有升級，只要有需求，patch就可以一直升級，而且是無感知的差量升級。

周邊優(yōu)化點

***來講講我們的周邊優(yōu)化點，為什么到今天才說要開源，做的過程當中還是遇到了不少問題。

***點是Bundle的重復資源合并。因為我們發(fā)現(xiàn)，因為宿主問題，必然而然會出現(xiàn)沖突的問題，包括圖片資源，我們會放到整個宿主類目中去。

第二是Bundle的依賴校驗，以前是代碼的話，是編譯過的，但因為今天是二進制，這個問題會遺留到現(xiàn)場去，所以會看看API是否會影響B(tài)undle。

第三是類庫“瘦身”，因為手淘依賴的各種中間件類庫太多了，導致手淘本身很臃腫，方法數(shù)很大;所以打包的時候對類庫有一個裁剪的過程，優(yōu)化方法數(shù)。

第四是依賴導致的，依賴查詢庫。

第五是做Dex File等，進行混淆Mapping。

***是開源準備中，我們在工程期、運行期都會去做開源，并且將機制通過云服務的方式提供出來，阿里百川會提供Atlas的研發(fā)支撐能力，包括快捷的生成，發(fā)布，回滾，監(jiān)控等能力。