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前言

插件化技術(shù)最初源于免安裝運(yùn)行apk的想法，這個(gè)免安裝的apk可以理解為插件。

支持插件化的app可以在運(yùn)行時(shí)加載和運(yùn)行插件，這樣便可以將app中一些不常用的功能模塊做成插件，一方面減小了安裝包的大小，另一方面可以實(shí)現(xiàn)app功能的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展;

今天我們就來(lái)講下插件化

一、插件化介紹

1、插件化介紹

在 Android 系統(tǒng)中，應(yīng)用是以 Apk 的形式存在的，應(yīng)用都需要安裝才能使用。但實(shí)際上 Android 系統(tǒng)安裝應(yīng)用的方式相當(dāng)簡(jiǎn)單，其實(shí)就是把應(yīng)用 Apk 拷貝到系統(tǒng)不同的目錄下、然后把 so 解壓出來(lái)而已;

常見(jiàn)的應(yīng)用安裝目錄有：

• /system/app：系統(tǒng)應(yīng)用
• /system/priv-app：系統(tǒng)應(yīng)用
• /data/app：用戶應(yīng)用

Apk 的構(gòu)成，一個(gè)常見(jiàn)的 Apk 會(huì)包含如下幾個(gè)部分：

• classes.dex：Java 代碼字節(jié)碼
• res：資源目錄
• lib：so 目錄
• assets：靜態(tài)資產(chǎn)目錄
• AndroidManifest.xml：清單文件

其實(shí) Android 系統(tǒng)在打開(kāi)應(yīng)用之后，也只是開(kāi)辟進(jìn)程，然后使用 ClassLoader 加載 classes.dex 至進(jìn)程中，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的組件而已;

那大家可能會(huì)想一個(gè)問(wèn)題，既然 Android 本身也是使用類似反射的形式加載代碼執(zhí)行，憑什么我們不能執(zhí)行一個(gè) Apk 中的代碼呢?

這其實(shí)就是插件化的目的，讓 Apk 中的代碼(主要是指 Android 組件)能夠免安裝運(yùn)行，這樣能夠帶來(lái)很多收益，最顯而易見(jiàn)的優(yōu)勢(shì)其實(shí)就是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)熱更新、熱修復(fù);

2、插件化技術(shù)難點(diǎn)

• 反射并執(zhí)行插件 Apk 中的代碼(ClassLoader Injection)
• 讓系統(tǒng)能調(diào)用插件 Apk 中的組件(Runtime Container)
• 正確識(shí)別插件 Apk 中的資源(Resource Injection)

3、雙親委托機(jī)制

ClassLoader調(diào)用loadClass方法加載類，代碼如下：

protected Class<?> loadClass(String className, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {  
       //首先從已經(jīng)加載的類中查找 
        Class<?> clazz = findLoadedClass(className);     
    if (clazz == null) { 
            ClassNotFoundException suppressed = null;      
           try {    
                //如果沒(méi)有加載過(guò)，先調(diào)用父加載器的loadClass 
                clazz = parent.loadClass(className, false); 
            } catch (ClassNotFoundException e) { 
                suppressed = e; 
            }       
        if (clazz == null) {         
                try {            
                  //父加載器都沒(méi)有加載，則嘗試加載 
                    clazz = findClass(className); 
                } catch (ClassNotFoundException e) { 
                    e.addSuppressed(suppressed);        
                     throw e; 
                } 
            } 
        }     
            return clazz; 
    } 

可以看出ClassLoader加載類時(shí)，先查看自身是否已經(jīng)加載過(guò)該類，如果沒(méi)有加載過(guò)會(huì)首先讓父加載器去加載，如果父加載器無(wú)法加載該類時(shí)才會(huì)調(diào)用自身的findClass方法加載，該機(jī)制很大程度上避免了類的重復(fù)加載;

二、插件化詳解

1、ClassLoader Injection

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，插件化場(chǎng)景下，會(huì)存在同一進(jìn)程中多個(gè) ClassLoader 的場(chǎng)景：

• 宿主 ClassLoader：宿主是安裝應(yīng)用，運(yùn)行即自動(dòng)創(chuàng)建
• 插件 ClassLoader：使用 new DexClassLoader 創(chuàng)建

我們稱這個(gè)過(guò)程叫做 ClassLoader 注入;

完成注入后，所有來(lái)自宿主的類使用宿主的 ClassLoader 進(jìn)行加載，所有來(lái)自插件 Apk 的類使用插件 ClassLoader 進(jìn)行加載;

而由于 ClassLoader 的雙親委派機(jī)制，實(shí)際上系統(tǒng)類會(huì)不受 ClassLoader 的類隔離機(jī)制所影響，這樣宿主 Apk 就可以在宿主進(jìn)程中使用來(lái)自于插件的組件類了;

2、Runtime Container

ClassLoader 注入后，就可以在宿主進(jìn)程中使用插件 Apk 中的類，但是我們都知道 Android 組件都是由系統(tǒng)調(diào)用啟動(dòng)的，未安裝的 Apk 中的組件，是未注冊(cè)到 AMS 和 PMS 的，就好比你直接使用 startActivity 啟動(dòng)一個(gè)插件 Apk 中的組件，系統(tǒng)會(huì)告訴你無(wú)法找到;

我們的解決方案很簡(jiǎn)單，即運(yùn)行時(shí)容器技術(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是在宿主 Apk 中預(yù)埋一些空的 Android 組件，以 Activity 為例，我預(yù)置一個(gè) ContainerActivity extends Activity 在宿主中，并且在 AndroidManifest.xml 中注冊(cè)它;

它要做的事情很簡(jiǎn)單，就是幫助我們作為插件 Activity 的容器，它從 Intent 接受幾個(gè)參數(shù)，分別是插件的不同信息，如：

• pluginName;
• pluginApkPath;
• pluginActivityName等，其實(shí)最重要的就是 pluginApkPath 和 pluginActivityName，當(dāng) ContainerActivity 啟動(dòng)時(shí)，我們就加載插件的 ClassLoader、Resource，并反射 pluginActivityName 對(duì)應(yīng)的 Activity 類;

當(dāng)完成加載后，ContainerActivity 要做兩件事：

• 轉(zhuǎn)發(fā)所有來(lái)自系統(tǒng)的生命周期回調(diào)至插件 Activity
• 接受 Activity 方法的系統(tǒng)調(diào)用，并轉(zhuǎn)發(fā)回系統(tǒng)

我們可以通過(guò)復(fù)寫 ContainerActivity 的生命周期方法來(lái)完成第一步，而第二步我們需要定義一個(gè) PluginActivity，然后在編寫插件 Apk 中的 Activity 組件時(shí)，不再讓其集成 android.app.Activity，而是集成自我們的 PluginActivity，后面再通過(guò)字節(jié)碼替換來(lái)自動(dòng)化完成這部操作，后面再說(shuō)為什么，我們先看偽代碼;

public class ContainerActivity extends Activity { 
    private PluginActivity pluginActivity; 
    @Override 
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 
        String pluginActivityName = getIntent().getString("pluginActivityName", ""); 
        pluginActivity = PluginLoader.loadActivity(pluginActivityName, this); 
        if (pluginActivity == null) { 
            super.onCreate(savedInstanceState); 
            return; 
        } 
        pluginActivity.onCreate(); 
    } 
    @Override 
    protected void onResume() { 
        if (pluginActivity == null) { 
            super.onResume(); 
            return; 
        } 
        pluginActivity.onResume(); 
    } 
    @Override 
    protected void onPause() { 
        if (pluginActivity == null) { 
            super.onPause(); 
            return; 
        } 
        pluginActivity.onPause(); 
    } 
    // ... 
} 
public class PluginActivity { 
    private ContainerActivity containerActivity; 
    public PluginActivity(ContainerActivity containerActivity) { 
        this.containerActivity = containerActivity; 
    } 
    @Override 
    public <T extends View> T findViewById(int id) { 
        return containerActivity.findViewById(id); 
    } 
    // ... 
} 
// 插件 `Apk` 中真正寫的組件 
public class TestActivity extends PluginActivity { 
    // ...... 
} 

但大概原理就是這么簡(jiǎn)單，啟動(dòng)插件組件需要依賴容器，容器負(fù)責(zé)加載插件組件并且完成雙向轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自系統(tǒng)的生命周期回調(diào)至插件組件，同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自插件組件的系統(tǒng)調(diào)用至系統(tǒng);

3、Resource Injection

最后要說(shuō)的是資源注入，其實(shí)這一點(diǎn)相當(dāng)重要，Android 應(yīng)用的開(kāi)發(fā)其實(shí)崇尚的是邏輯與資源分離的理念，所有資源(layout、values 等)都會(huì)被打包到 Apk 中，然后生成一個(gè)對(duì)應(yīng)的 R 類，其中包含對(duì)所有資源的引用 id;

資源的注入并不容易，好在 Android 系統(tǒng)給我們留了一條后路，最重要的是這兩個(gè)接口：

• PackageManager#getPackageArchiveInfo：根據(jù) Apk 路徑解析一個(gè)未安裝的 Apk 的 PackageInfo;
• PackageManager#getResourcesForApplication：根據(jù) ApplicationInfo 創(chuàng)建一個(gè) Resources 實(shí)例;

我們要做的就是在上面 ContainerActivity#onCreate 中加載插件 Apk 的時(shí)候，用這兩個(gè)方法創(chuàng)建出來(lái)一份插件資源實(shí)例。具體來(lái)說(shuō)就是先用 PackageManager#getPackageArchiveInfo 拿到插件 Apk 的 PackageInfo，有了 PacakgeInfo 之后我們就可以自己組裝一份 ApplicationInfo，然后通過(guò) PackageManager#getResourcesForApplication 來(lái)創(chuàng)建資源實(shí)例，大概代碼像這樣：

PackageManager packageManager = getPackageManager(); 
PackageInfo packageArchiveInfo = packageManager.getPackageArchiveInfo( 
    pluginApkPath, 
    PackageManager.GET_ACTIVITIES 
    | PackageManager.GET_META_DATA 
    | PackageManager.GET_SERVICES 
    | PackageManager.GET_PROVIDERS 
    | PackageManager.GET_SIGNATURES 
); 
packageArchiveInfo.applicationInfo.sourceDir = pluginApkPath; 
packageArchiveInfo.applicationInfo.publicSourceDir = pluginApkPath; 
Resources injectResources = null; 
try { 
    injectResources = packageManager.getResourcesForApplication(packageArchiveInfo.applicationInfo); 
} catch (PackageManager.NameNotFoundException e) { 
    // ... 
} 

拿到資源實(shí)例后，我們需要將宿主的資源和插件資源 Merge 一下，編寫一個(gè)新的 Resources 類，用這樣的方式完成自動(dòng)代理：

public class PluginResources extends Resources { 
    private Resources hostResources; 
    private Resources injectResources; 
    public PluginResources(Resources hostResources, Resources injectResources) { 
        super(injectResources.getAssets(), injectResources.getDisplayMetrics(), injectResources.getConfiguration()); 
        this.hostResources = hostResources; 
        this.injectResources = injectResources; 
    } 
    @Override 
    public String getString(int id, Object... formatArgs) throws NotFoundException { 
        try { 
            return injectResources.getString(id, formatArgs); 
                    } catch (NotFoundException e) { 
 
            return hostResources.getString(id, formatArgs); 
        } 
    } 
    // ... 
} 

然后我們?cè)?ContainerActivity 完成插件組件加載后，創(chuàng)建一份 Merge 資源，再?gòu)?fù)寫 ContainerActivity#getResources，將獲取到的資源替換掉：

public class ContainerActivity extends Activity { 
    private Resources pluginResources; 
    @Override 
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 
        // ... 
        pluginResources = new PluginResources(super.getResources(), PluginLoader.getResources(pluginApkPath)); 
        // ... 
    } 
    @Override 
    public Resources getResources() { 
        if (pluginActivity == null) { 
            return super.getResources(); 
        } 
        return pluginResources; 
    } 
} 

這樣就完成了資源的注入

4、解決資源沖突

合并式的資源處理方式，會(huì)引入資源沖突，原因在于不同插件中的資源id可能相同，所以解決方法就是使得不同的插件資源擁有不同的資源id;

資源id是由8位16進(jìn)制數(shù)表示，表示為0xPPTTNNNN。PP段用來(lái)區(qū)分包空間，默認(rèn)只區(qū)分了應(yīng)用資源和系統(tǒng)資源，TT段為資源類型，NNNN段在同一個(gè)APK中從0000遞增;

總結(jié)

市面上的插件化框架實(shí)際很多，如 Tecent 的 Shadow、Didi 的 VirtualApk、360 的 RePlugin。他們各有各的長(zhǎng)處，不過(guò)大體上差不多;

他們大體原理其實(shí)都差不多，運(yùn)行時(shí)會(huì)有一個(gè)宿主 Apk 在進(jìn)程中跑，宿舍 Apk 是真正被安裝的應(yīng)用，宿主 Apk 可以加載插件 Apk 中的組件和代碼運(yùn)行，插件 Apk 可以任意熱更新;