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基于Proxy思想的Android插件框架

标签：
Android

意义

研究插件框架的意义在于以下几点：

·         减小安装包的体积，通过网络选择性地进行插件下发

·         模块化升级，减小网络流量

·         静默升级，用户无感知情况下进行升级

·         解决低版本机型方法数超限导致无法安装的问题

·         代码解耦

现状

Android中关于插件框架的技术已经有过不少讨论和实现，插件通常打包成apk或者dex的形式。

dex形式的插件往往提供了一些功能性的接口，这种方式类似于java中的jar形式，只是由于Android的Dalvik VM无法直接动态加载Java的Byte Code，所以需要我们提供Dalvik Byte Code，而dex就是Dalvik Byte Code形式的jar。

apk形式的插件提供了比dex形式更多的功能，例如可以将资源打包进apk，也可实现插件内的Activity或者Service等系统组件。

本文主要讨论apk形式的插件框架，对于apk形式又存在安装和不安装两种方式

·         安装apk的方式实现相对简单，主要原理是通过将插件apk和主程序共享一个UserId，主程序通过createPackageContext构造插件的context，通过context即可访问插件apk中的资源，很多app的主题框架就是通过安装插件apk的形式实现，例如Go主题。这种方式的缺点就是需要用户手动安装，体验并不是很好。

·         不安装apk的方式解决了用户手动安装的缺点，但实现起来比较复杂，主要通过DexClassloader的方式实现，同时要解决如何启动插件中Activity等Android系统组件，为了保证插件框架的灵活性，这些系统组件不太好在主程序中提前声明，实现插件框架真正的难点在此。

DexClassloader

这里引用《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践》第二版里对java类加载器的一段描述：

虚拟机设计团队把类加载阶段中的“通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流”这个动作放到Java虚拟机外部去实现，以便让应用程序自己决定如何去获取所需要的类。实现这个动作的代码模块称为“类加载器”。

Android虚拟机的实现参考了java的JVM，因此在Android中加载类也用到了类加载器的概念，只是相对于JVM中加载器加载class文件而言，Android的Dalvik虚拟机加载的是Dex格式，而具体完成Dex加载的主要是PathClassloader和Dexclassloader。

PathClassloader默认会读取/data/dalvik-cache中缓存的dex文件，未安装的apk如果用PathClassloader来加载，那么在/data/dalvik-cache目录下找不到对应的dex，因此会抛出ClassNotFoundException。

DexClassloader可以加载任意路径下包含dex和apk文件，通过指定odex生成的路径，可加载未安装的apk文件。下面一段代码展示了DexClassloader的使用方法：

[代码]java代码：

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final File optimizedDexOutputPath = context.getDir("odex",   Context.MODE_PRIVATE);

try{

    DexClassLoader   classloader = new DexClassLoader("apkPath",

            optimizedDexOutputPath.getAbsolutePath(),

            null,   context.getClassLoader());

    Class<!--?-->   clazz = classloader.loadClass("com.plugindemo.test");

    Object obj =   clazz.newInstance();

    Class[] param = new Class[2];

    param[0] =   Integer.TYPE;

    param[1] =   Integer.TYPE;

    Method method =   clazz.getMethod("add", param);

    method.invoke(obj,   1, 2);

}catch(InvocationTargetException e){

    e.printStackTrace();

}catch(NoSuchMethodException e){

    e.printStackTrace();

}catch(IllegalAccessException e){

    e.printStackTrace();

}catch(ClassNotFoundException e){

    e.printStackTrace();

}catch (InstantiationException e){

    e.printStackTrace();

}

 

DexClassloader解决了类的加载问题，如果插件apk里只是一些简单的API调用，那么上面的代码已经能满足需求，不过这里讨论的插件框架还需要解决资源访问和Android系统组件的调用。

插件内系统组件的调用

Android Framework中包含Activity，Service，Content Provider以及BroadcastReceiver等四大系统组件，这里主要讨论如何在主程序中启动插件中的Activity，其它3种组件的调用方式类似。

大家都知道Activity需要在AndroidManifest.xml中进行声明，apk在安装的时候PackageManagerService会解析apk中的AndroidManifest.xml文件，这时候就决定了程序包含的哪些Activity，启动未声明的Activity会报ActivityNotFound异常，相信大部分Android开发者曾经都遇到过这个异常。

启动插件里的Activity必然会面对如何在主程序中的AndroidManifest.xml中声明这个Activity，然而为了保证插件框架的灵活性，我们是无法预知插件中有哪些Activity，所以也无法提前声明。

为了解决上述问题，这里介绍一种基于Proxy思想的解决方法，大致原理是在主程序的AndroidManifest.xml中声明一些ProxyActivity，启动插件中的Activity会转为启动主程序中的一个ProxyActivity，ProxyActivity中所有系统回调都会调用插件Activity中对应的实现，最后的效果就是启动的这个Activity实际上是主程序中已经声明的一个Activity，但是相关代码执行的却是插件Activity中的代码。这就解决了插件Activity未声明情况下无法启动的问题，从上层来看启动的就是插件中的Activity。下面具体分析整个过程。

PluginSDK

所有的插件和主程序需要依赖PluginSDK进行开发，所有插件中的Activity继承自PluginSDK中的PluginBaseActivity，PluginBaseActivity继承自Activity并实现了IActivity接口。

[代码]java代码：

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public interface IActivity {

    public void IOnCreate(Bundle savedInstanceState);

 

    public void IOnResume();

 

    public void IOnStart();

 

    public void IOnPause();

 

    public void IOnStop();

 

    public void IOnDestroy();

 

    public void IOnRestart();

 

    public void IInit(String path, Activity context, ClassLoader classLoader,   PackageInfo packageInfo);

}

 

[代码]java代码：

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public class PluginBaseActivity   extends Activity   implements IActivity   {

    ...

    private Activity mProxyActivity;

    ...

     

    @Override

    public void IInit(String path, Activity context, ClassLoader classLoader) {

        mProxy   = true;

        mProxyActivity   = context;

 

        mPluginContext   = new PluginContext(context,   0, path, classLoader);

        attachBaseContext(mPluginContext);

    }

     

    @Override

    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

        if (mProxy) {

            mRealActivity   = mProxyActivity;

        }   else {

            super.onCreate(savedInstanceState);

            mRealActivity   = this;

        }

    }

 

    @Override

    public void setContentView(int layoutResID) {

        if (mProxy) {

            mContentView   = LayoutInflater.from(mPluginContext).inflate(layoutResID, null);

            mRealActivity.setContentView(mContentView);

        }   else {

            super.setContentView(layoutResID);

        }

    }

 

    ...

 

    @Override

    public void IOnCreate(Bundle savedInstanceState) {

        onCreate(savedInstanceState);

    }

 

    @Override

    public void IOnResume() {

        onResume();

    }

 

    @Override

    public void IOnStart() {

        onStart();

    }

 

    @Override

    public void IOnPause() {

        onPause();

    }

 

    @Override

    public void IOnStop() {

        onStop();

    }

 

    @Override

    public void IOnDestroy() {

        onDestroy();

    }

 

    @Override

    public void IOnRestart() {

        onRestart();

    }

}

 

[代码]java代码：

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public class ProxyActivity   extends Activity   {

    IActivity   mPluginActivity;

    @Override

    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

        super.onCreate(savedInstanceState);

        Bundle   bundle = getIntent().getExtras();

        if(bundle   == null){

            return;

        }

        mPluginName   = bundle.getString(PluginConstants.PLUGIN_NAME);

        mLaunchActivity   = bundle.getString(PluginConstants.LAUNCH_ACTIVITY);

        File   pluginFile = PluginUtils.getInstallPath(ProxyActivity.this, mPluginName);

        if(!pluginFile.exists()){

            return;

        }

        mPluginApkFilePath   = pluginFile.getAbsolutePath();

        try {

            initPlugin();

            super.onCreate(savedInstanceState);

            mPluginActivity.IOnCreate(savedInstanceState);

        }   catch (Exception   e) {

            mPluginActivity   = null;

            e.printStackTrace();

        }

    }

     

    @Override

    protected void onResume() {

        super.onResume();

        if(mPluginActivity   != null){

            mPluginActivity.IOnResume();

        }

    }

 

    @Override

    protected void onStart() {

        super.onStart();

        if(mPluginActivity   != null) {

            mPluginActivity.IOnStart();

        }

    }

     

    ...

     

    private void initPlugin() throws Exception {

        PackageInfo   packageInfo = PluginUtils.getPackgeInfo(this, mPluginApkFilePath);

 

        if (mLaunchActivity == null || mLaunchActivity.length() == 0) {

            mLaunchActivity   = packageInfo.activities[0].name;

        }

 

        ClassLoader   classLoader = PluginUtils.getClassLoader(this, mPluginName,   mPluginApkFilePath);

 

        if (mLaunchActivity == null || mLaunchActivity.length() == 0) {

            if (packageInfo == null || (packageInfo.activities == null) ||   (packageInfo.activities.length == 0)) {

                throw new ClassNotFoundException("Launch Activity not found");

            }

            mLaunchActivity   = packageInfo.activities[0].name;

        }

        Class<!--?-->   mClassLaunchActivity = classLoader.loadClass(mLaunchActivity);

 

        getIntent().setExtrasClassLoader(classLoader);

        mPluginActivity   = (IActivity) mClassLaunchActivity.newInstance();

        mPluginActivity.IInit(mPluginApkFilePath,   this, classLoader);

    }

     

    ...

     

    @Override

    public void startActivityForResult(Intent intent, int requestCode) {

        boolean pluginActivity =   intent.getBooleanExtra(PluginConstants.IS_IN_PLUGIN, false);

        if (pluginActivity) {

            String   launchActivity = null;

            ComponentName   componentName = intent.getComponent();

            if(null != componentName) {

                launchActivity   = componentName.getClassName();

            }

            intent.putExtra(PluginConstants.IS_IN_PLUGIN,   false);

            if (launchActivity != null && launchActivity.length() > 0)   {

                Intent   pluginIntent = new Intent(this, getProxyActivity(launchActivity));

 

                pluginIntent.putExtra(PluginConstants.PLUGIN_NAME,   mPluginName);

                pluginIntent.putExtra(PluginConstants.PLUGIN_PATH,   mPluginApkFilePath);

                pluginIntent.putExtra(PluginConstants.LAUNCH_ACTIVITY,   launchActivity);

                startActivityForResult(pluginIntent,   requestCode);

            }

        }   else {

            super.startActivityForResult(intent,   requestCode);

        }

    }

 

PluginBaseActivity和ProxyActivity在整个插件框架的核心，下面简单分析一下代码：

首先看一下ProxyActivity#onResume：、

[代码]java代码：

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@Override

protected void onResume()   {

    super.onResume();

    if(mPluginActivity   != null){

        mPluginActivity.IOnResume();

    }

}

 

变量mPluginActivity的类型是IActivity，由于插件Activity实现了IActivity接口，因此可以猜测mPluginActivity.IOnResume()最终执行的是插件Activity的onResume中的代码，下面我们来证实这种猜测。

PluginBaseActivity实现了IActivity接口，那么这些接口具体是怎么实现的呢？看代码：

[代码]java代码：

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@Override

public void IOnCreate(Bundle   savedInstanceState) {

    onCreate(savedInstanceState);

}

 

@Override

public void IOnResume()   {

    onResume();

}

 

@Override

public void IOnStart()   {

    onStart();

}

 

@Override

public void IOnPause()   {

    onPause();

}

 

...

 

接口实现非常简单，只是调用了和接口对应的回调函数，那这里的回调函数最终会调到哪里呢？前面提到过所有插件Activity都会继承自PluginBaseActivity，也就是说这里的回调函数最终会调到插件Activity中对应的回调，比如IOnResume执行的是插件Activity中的onResume中的代码，这也证实了之前的猜测。

上面的一些代码片段揭示了插件框架的核心逻辑，其它的代码更多的是为实现这种逻辑服务的，后面会提供整个工程的源码，大家可自行分析理解。

插件内资源获取

实现加载插件apk中的资源的一种思路是将插件apk的路径加入主程序资源查找的路径中，下面的代码展示了这种方法：

[代码]java代码：

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private AssetManager getSelfAssets(String apkPath) {

    AssetManager   instance = null;

    try {

        instance   = AssetManager.class.newInstance();

        Method   addAssetPathMethod = AssetManager.class.getDeclaredMethod("addAssetPath",   String.class);

        addAssetPathMethod.invoke(instance,   apkPath);

    } catch (Throwable e) {

        e.printStackTrace();

    }

    return instance;

}

 

为了让插件Activity访问资源时使用我们自定义的Context，我们需要在PluginBaseActivity的初始化中做一些处理：

[代码]java代码：

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public void IInit(String   path, Activity context, ClassLoader classLoader, PackageInfo packageInfo) {

    mProxy = true;

    mProxyActivity =   context;

 

    mContext = new PluginContext(context, 0, mApkFilePath,   mDexClassLoader);

    attachBaseContext(mContext);

}

 

PluginContext中通过重载getAssets来实现包含插件apk查找路径的Context：

[代码]java代码：

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public PluginContext(Context base, int themeres, String apkPath, ClassLoader classLoader) {

    super(base,   themeres);

    mClassLoader =   classLoader;

    mAsset =   getPluginAssets(pluginFilePath);

    mResources =   getPluginResources(base, mAsset);

    mTheme =   getPluginTheme(mResources);

}

 

private AssetManager getPluginAssets(String apkPath) {

    AssetManager   instance = null;

    try {

        instance   = AssetManager.class.newInstance();

        Method   addAssetPathMethod = AssetManager.class.getDeclaredMethod("addAssetPath",   String.class);

        addAssetPathMethod.invoke(instance,   apkPath);

    } catch (Throwable e) {

        e.printStackTrace();

    }

    return instance;

}

 

private Resources getPluginAssets(Context ctx, AssetManager selfAsset)    {

    DisplayMetrics   metrics = ctx.getResources().getDisplayMetrics();

    Configuration con   = ctx.getResources().getConfiguration();

    return new Resources(selfAsset, metrics, con);

}

 

private Theme getPluginTheme(Resources selfResources) {

    Theme theme =   selfResources.newTheme();

    mThemeResId =   getInnerRIdValue("com.android.internal.R.style.Theme");

    theme.applyStyle(mThemeResId,   true);

    return theme;

}

 

@Override

public Resources getResources() {

    return mResources;

}

 

@Override

public AssetManager getAssets() {

    return mAsset;

}

 

...

 

总结

本文介绍了一种基于Proxy思想的插件框架，所有的代码都在Github中，代码只是抽取了整个框架的核心部分，如果要用在生产环境中还需要完善，比如Content Provider和BroadcastReceiver组件的Proxy类未实现，Activity的Proxy实现也是不完整的，包括不少回调都没有处理。同时我也无法保证这套框架没有致命缺陷，本文主要是以总结、学习和交流为目的，欢迎大家一起交流。

原文链接：http://www.apkbus.com/blog-705730-60890.html

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发表于 2018.10.13 15:30， 共 2029 人浏览

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