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插件化的基本概念与基本原理

插件化的基本概念与基本原理

作者: 小楠总 | 来源:发表于2017-12-01 17:55 被阅读598次

    插件化的基本概念

    我们在第一篇文章中就介绍过插件化的基本概念,这里再强调一次。

    随着下面这些问题的出现:

    1. APP的体积越来越大,功能模块越来越多
    2. 模块之间的耦合度高,协同开发沟通成本越来越大
    3. 方法数目可能超过65535,APP占用的内存过大

    相应的解决办法:

    1. 将一个大的APK按照业务划分为多个小的APK
    2. 每个小的APK又可以独立运行、又可以依附于宿主APK运行

    那么,就会有如下优势:

    1. 业务模块之间基本完全解偶
    2. 协同并行开发成为可能,提高了Gradle的编译速度
    3. 业务模块可以按照需要进行加载,降低内存的占用

    于是乎,插件化的技术油然而生。

    在插件化的技术中,有几个常见的属于:

    1. 宿主:主APP,也叫作Host,它可以独立运行,也可以加载插件。宿主必须安装到用户手机上,提供基本的类库与功能
    2. 插件:也叫作Plugin,跟普通APP一样,可以独立运行,也可以由宿主进行加载
    3. 插件化:将一个应用按照宿主&插件的方式改造的过程就叫做插件化

    以Small为例,应用插件化改造后的项目架构如下(Small框架的插件以so为后缀):

    image

    插件化与组件化、热修复的对比

    插件化与组件化的对比:

    1. 组件化是一种编程思想,插件化是一种技术
    2. 组件化是为了提高代码的高度可复用性;插件化是为了解决应用越来越庞大等问题而出现的

    插件化与热修复(动态更新)对比:

    1. 两者都是动态加载技术的应用
    2. 使用场景不同,热修复是为了解决线上的不过或者小功能的更新而出现的;插件化是为了解决应用越来越庞大等问题而出现的

    具体的区分可以用下图来展示:

    image.png

    插件化原理

    插件化的核心原理有一下几点:

    1. Class文件加载Dex原理
    2. Android资源加载与管理
    3. 四大组件的加载与管理
    4. Java反射原理
    5. so库的加载原理
    6. Android系统服务的运行原理
    7. Gradle打包原理
    8. 清单文件的合并处理

    不同的框架,原理都有差异,鉴于文章篇幅,在这里只介绍最核心、最重要的部分。

    1. Dex(APK)的加载原理

    首先我们需要掌握Android Classloader的分类和基本原理,这在前面的文章中已经有所介绍。

    Dex(APK)的加载相关的核心代码如下:

    private void loadApk(String apkPath) {
        File optDir = getDir("opt", MODE_PRIVATE);
        //初始化classLoader,optDir是Dex文件的解压目录
        DexClassLoader classLoader = new DexClassLoader(apkPath,
                optDir.getAbsolutePath(), null, this.getClassLoader());
    
        try {
            Class cls = classLoader.loadClass("具体的一个类");
            if (cls != null) {
                //通过反射创建对象、调用方法
                Object instacne = cls.newInstance();
                Method method = cls.getMethod("方法名");
                method.invoke(instacne);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    

    一般来说,插件化框架都会进行自定义ClassLoader,以便于更好地管理并维护ClassLoader:

    public class CustomClassLoader extends DexClassLoader {
    
        public CustomClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory, String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
            super(dexPath, optimizedDirectory, librarySearchPath, parent);
        }
    
    
        @Override
        protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
            byte[] classData = getClassData(name);
            if (classData != null) {
                return defineClass(name, classData, 0, classData.length);
            } else {
                throw new ClassNotFoundException();
            }
        }
    
        private byte[] getClassData(String name) {
            try {
                InputStream inputStream = new FileInputStream(name);
                ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
                int buffersize = 4096;
                byte[] buffer = new byte[buffersize];
                int bytesNumRead = -1;
                while ((bytesNumRead = inputStream.read(buffer)) != -1) {
                    baos.write(buffer, 0, bytesNumRead);
                }
                return baos.toByteArray();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return null;
        }
    }
    

    可以看到这里改写了findClass方法,先通过自己的getClassData方法去查找类,防止了加载不同Dex文件的同一个类不会被重复加载的问题。

    1. Android资源加载与管理

    AssetManager、resoures等类与资源的加载与管理息息相关,无论是加载有ID或者没有ID的文件,如下图所示:

    image.png

    插件化框架需要为每个插件创建对应的加载器、AssetManager、resoures。代码如下所示:

    
    //为插件apk创建对应的classLoader
    private static DexClassLoader createPluginDexClassLoader(String apkPath) {
    
        DexClassLoader classLoader = new DexClassLoader(apkPath,
                mOptFile.getAbsolutePath(), null, null);
        return classLoader;
    }
    
    //为对应的插件创建AssetManager
    private static AssetManager createPluginAssetManager(String apkPath) {
    
        try {
            AssetManager assetManager = AssetManager.class.newInstance();
            Method addAssetPath = assetManager.getClass().getMethod("addAssetPath",
                    String.class);
    
            addAssetPath.invoke(assetManager, apkPath);
            return assetManager;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    
        return null;
    }
    
    //为对应的插件创建resoures
    private static Resources createPluginResources(String apkPath) {
    
        AssetManager assetManager = createPluginAssetManager(apkPath);
    
        Resources superResources = mContext.getResources();
    
        Resources pluginResources = new Resources(assetManager,
                superResources.getDisplayMetrics(), superResources.getConfiguration());
    
        return pluginResources;
    }
    

    AssetManager、Resources是插件资源加载与管理的最核心的类,通过反射调用AssetManager的addAssetPath把插件中的资源加载进来,并且会进行相应的管理。

    注:如果是安装过的APK,系统会自动帮我们创建AssetManager,我们直接通过Context就可以获取AssetManager;如果是自己加载插件APK,就需要自己创建AssetManager了。

    1. 四大组件的加载与管理

    四大组件最常用就是Activity,因此这里以Activity为例进行介绍。

    四大组件需要解决是否需要在清单文件中注册的难题,目前流行的插件化加载与管理Activity原理有两种:

    1. 通过ProxyActivity进行代理
    2. 通过Hook系统服务Activity Manager Service绕过清单文件的注册

    相应的资料可以参考任玉刚大神以及LooperJing大神的文章:

    http://blog.csdn.net/singwhatiwanna/article/details/22597587

    http://www.jianshu.com/p/c58804962f73

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