插件化-插件APK的解析

本文主要来看一下在插件化技术中，实现宿主运行时使用插件apk类、资源等原理。(宿主即我们的主apk。插件apk即可以被加载的插件模块)。本文所谈的实现引用自: VirtualApk : https://github.com/didi/VirtualAPK

另外欢迎关注我的Android进阶计划:https://github.com/SusionSuc/AdvancedAndroid， 好，开始:

插件apk中resource访问

插件化技术应该实现: 对于插件中的资源在插件中仍然可以使用R.xxx.xx的方式来使用。但是要知道插件是在apk安装后加载的。我们日常访问资源都是使用context.getResources()。很明显，这个Resources中是不会包含插件中的资源的。那么如何解决这个问题呢？

我们先来回顾一下Android中的资源分类, Android中的资源分为两大类 : 可直接访问的资源、无法直接访问的原生资源。

• 直接访问资源 : 这些资源可以使用 R.xx.xx 进行访问, 都保存在res目录下, 在编译的时候, 会自动生成R.java 资源索引文件。

• 原生资源 : 这些资源存放在assets下, 不能使用R类进行访问, 只能通过 AssetManager 以二进制流形式读取资源。

先来回顾一下AssetManager和Resources:

Resources

在Android中我们可以通过这个类来访问我们应用程序的资源。我们知道Android在构建过程中会为每个资源生产一个符号(就是我们编码过程中的各种资源id)文件R.java。Resources提供了许多方法，允许我们通过id来访问资源。比如:

int getColor(int id, Resourcess.Theme theme)  返回与特定资源ID关联的主题颜色整数。

AssetManager

AssetManager是比Resources更低一级的实现。Resources可以使用AssetManager来构造的。Resources提供给开发者一个十分方便的访问应用程序资源的方式。不过对于原生资源(assets目录下)就没有办法访问了。AssetManager允许我们可以直接访问这些资源文件。
比如对于应用程序assets目录下的文件，我们就可以通过AssetManager来访问:

InputStream open(String fileName, int accessMode)

所以我们是不是把插件中的资源放到AssetManager,然后新构造一个Resouce就OK了呢？

插件apk的Resources我们可以通过AssetManager.addAssetPath(apkPath)来加入到AssetManager中。我们来看一下这个方法:

    /**
     * Add an additional set of assets to the asset manager.  This can be
     * either a directory or ZIP file.  Not for use by applications.  Returns
     * the cookie of the added asset, or 0 on failure.
     * {@hide}
     */
    public final int addAssetPath(String path) {        return  addAssetPathInternal(path, false); //最终会调用到native的方法。
    }

但是只是添加到AssetManager中是不行的，这是因为我们日常开发访问的是Resources的API,那么如何让Resources含有插件的资源列表呢？我们可以使用AssetManager来新构造一个Resources:

    /**
     * Create a new Resources object on top of an existing set of assets in an AssetManager.
     */
    @Deprecated    public Resources(AssetManager assets, DisplayMetrics metrics, Configuration config) {
        .....
        mResourcesImpl = new ResourcesImpl(assets, metrics, config, new DisplayAdjustments());
    }

即通过new Resources(assetManager, hostResources.getDisplayMetrics(), hostResources.getConfiguration())。我们就可以把上面add到AssetManager的插件资源和原有的apk资源整合成一个Resources。

那么接下来，我们只要让插件在获得资源时，是从上面这个整合过的Resources中获取就可以完成在插件中直接访问插件资源了。上面解析的三步实现伪代码如下:

    Resources hostResources = hostContext.getResources(); //hostContext是宿主的context，这个资源是在编译时就确定好的。
    AssetManager assetManager = hostResources.getAssets(); //拿到宿主的 AssetManager
    assetManager.addAssetPath(apkPath)  // 这一步需要通过反射来完成
    Resources newResources = new Resources(assetManager, hostResources.getDisplayMetrics(), hostResources.getConfiguration()); //整合宿主资源和插件资源为一个资源
    ......
    替换插件中访问的Resources为新整合的Resources : 由于在插件中也是通过`context.getResources()`来获取Resources。因此我们只需要hook插件对`Resources`的获取，返回我们整合过的 newResources即可。

通过上面的步骤，就可以实现插件中使用插件的资源，并且由于新的资源是整合过的，其实也可以实现在宿主中使用插件的资源。

不过使用这个方式是存在一些问题的:

1. AssetManager.addAssetPath(apkPath)这个方法需要反射调用

2. new Resources()官方API是指明不允许的

3. 不同厂商对于资源Resource的构造是不同的。

插件APK中类的加载

如果在宿主中需要访问插件的一个类AActivity.class。如果你在直接访问肯定会抛类找不到异常的，这是因为这个类根本就不能被Classloader加载，它找不到。那么如何让插件中的类可以被Classloader的加载呢? 这涉及到类的动态加载的问题。

我们还是先来回顾一下Classloader的相关知识。在Android中存在两种类加载器 : DexClassLoader和PathClassLoader,他们俩的不同之处是:

• DexClassLoader可以加载jar/apk/dex，可以从SD卡中加载未安装的apk

• PathClassLoader只能加载系统中已经安装过的apk

如果你对Android中的类加载过程还不是很了解，推荐看一下这篇文章 : https://www.jianshu.com/p/a620e368389a

所以我们可以通过DexClassLoader来加载插件apk中的类:

    DexClassLoader loader = new DexClassLoader(apk.getAbsolutePath(), dexOutputPath, libsDir.getAbsolutePath(), parent);

可以加载插件apk的类的DexClassLoader已经构造完成了, 那么有什么用呢？要知道当app运行时，遇到一个未加载的插件类时，由于类加载的双亲委派模型，并不会到我们创建的这个DexClassLoader中去寻找未加载的类:

简单的类加载逻辑.png

如上图，即对于未加载的类，在寻找可以加载这个类的Classloader时，根本不会在我们新建的这个DexClassLoader中寻找。那怎么办呢？有两种思路:

第一 : hook类加载过程，如果没有找到要加载的类，就手动调用新建的DexClassLoader来尝试加载这个类

第二 : 当我们在使用context.getClassLoader()方法是你会发现，你拿到的是PathClassLoader。

public class PathClassLoader extends BaseDexClassLoader

即PathClassLoader是BaseDexClassLoader的子类。我们来看一下BaseDexClassLoader是如何加载一个未加载的类的:

    //BaseDexClassLoader.findClass()
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {       
        ......
        Class c = pathList.findClass(name, suppressedExceptions);
        ......
    }    //pathList的类型
    pathList = new DexPathList(this, dexPath, librarySearchPath, null);    //DexPathList.java
    final class DexPathList {        private Element[] dexElements;
    }

即是在pathList中去寻找类。我们知道DexClassLoader也继承自BaseDexClassLoader。肯定也存在pathList。所以如果我们把DexClassLoader的pathList加在PathClassLoader的pathList中。那么app在运行时不就相当于会从我们构造的DexClassLoader中寻找类了？

因此第二种方法就是把我们自己创建的DexClassLoader的pathList整合到可被搜寻的Classloader的pathList上,下面是主要代码实现思路:

    baseClassLoader = context.getClassLoader();    Object baseDexElements = getDexElements(getPathList(baseClassLoader));  //获取pathList
    Object newDexElements = getDexElements(getPathList(dexClassLoader));    Object allDexElements = combineArray(baseDexElements, newDexElements); //结合两个pathList，生成一个新的 DexElements 数组
    Object pathList = getPathList(baseClassLoader);   
    Reflector.with(pathList).field("dexElements").set(allDexElements); //把BaseClassLoader的pathList的 DexElements 替换为结合过的新的 DexElements

经过上面的操作，App运行时就可以加载插件中的类了。

插件APK四大组件相关信息的解析

上面关于插件的资源和类加载的问题都大致分析了一下。不过还有一个十分重要的问题我们需要来看一下，那就是插件中的四大组件，如何被宿主使用呢? 我们知道Android对于四大组件的处理是有特殊逻辑的，比如Activity必须在AndroidManifest文件中注册，并且自系统层面还有一系列校验机制。
不过本小节我们先不看如何实现宿主使用插件的四大组件的细节。我们先来看一下，如何把插件apk的四大相关信息给解析出来。这是实现宿主使用插件的四大组件的基础。那么怎么解析呢？

其实Android提供了PackageParser,这个类主要用于对Android apk文件的解析。它会把一个apk解析成PackageParser.Package对象:

  PackageParser.Package parsedPackage = PackageParser().parsePackage(context, apkFile, PackageParser.PARSE_MUST_BE_APK);

PackageParser.Package

我们来看一下解析出来的PackageParser.Package都有什么:

 public final static class Package {
    ......    public final ArrayList<Permission> permissions = new ArrayList<Permission>(0);    public final ArrayList<PermissionGroup> permissionGroups = new ArrayList<PermissionGroup>(0);    public final ArrayList<Activity> activities = new ArrayList<Activity>(0);    public final ArrayList<Activity> receivers = new ArrayList<Activity>(0);    public final ArrayList<Provider> providers = new ArrayList<Provider>(0);    public final ArrayList<Service> services = new ArrayList<Service>(0);   
    ...... 
 }

一个PackageParser.Package中除了上面列举的四大组件相关信息，还有一些签名啦等等(也可以猜测这个类解析出的信息主要来源自AndroidManifest.xml)。

但需要注意的是，这里的Activity可不是我们理解的那个Activity,我们来看一下这个类的声明:

    public final static class Activity extends Component<ActivityIntentInfo> {        public final ActivityInfo info; //在程序运行时用来表示一个activity的信息
    }    public static class Component<II extends IntentInfo> {        public final Package owner;        public final ArrayList<II> intents;        public final String className;        public Bundle metaData;
    }    public final static class ActivityIntentInfo extends IntentInfo {        public final Activity activity;
    }    public static class IntentInfo extends IntentFilter

通过大致了解上面4个类的继承结构以及与我们所了解的Android相关知识相结合，这里的Component是用来表示一个组件(常说的四大组件)。它持有着组件的类信息、intent信息等。
Provider、Service的结构基本与Activity相同。

即，通过PackageParser我们可以解析出一个apk中的四大组件、权限、包签名等信息。

作者：susion哒哒
链接：https://www.jianshu.com/p/b5cfc12deacc