Android插件化開發之動態加載技術學習

時間 2020-03-02

標籤 android 插件化開發之動態加載技術學習欄目 Android 简体版

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爲何要插件化開發和動態加載呢？我認爲緣由有三點：

能夠實現解耦
能夠解除單個dex函數不能超過65535的限制
能夠給apk瘦身，好比說360安全衛士，整個安裝包才13.7M，對於一個用戶量上億的app這個大小已經很小了，它裏面不少功能都是以插件的形式存在的

插件化開源框架有哪些

360:https://github.com/Qihoo360/D...
攜程:https://github.com/CtripMobil...
DL APK動態加載框架:https://github.com/singwhatiw...

目前插件化開發已不是什麼高深的技術了，各大互聯網公司基本都有本身插件化開發框架，並且大部分都已經開源出來，聽起來都是很高大上的東西，可是他們的原理有沒有真正瞭解過呢？這兩天經過查找的一些資料，想跟你們分享一下。

主要解決三個問題

如何加載插件apk的資源文件？
如何調用插件apk的方法？
如何加載插件中的activity，而且有生命週期？

第一個問題：如何加載插件apk的資源文件？

對於第一個問題咱們假設有這麼一個需求：咱們有個app想作相似qq換膚的功能，可是這個皮膚文件很大，若是跟宿主app一塊兒打包的話可能會致使apk包很大，但願經過插件的方式，在用戶須要換膚的時候去下載各類皮膚插件，來完成換膚的需求。android

首先要了解一個類：git

DexClassLoader

DexClassLoader是一個類加載器，能夠用來從.jar和.apk文件中加載class。能夠用來加載執行沒用和應用程序一塊兒安裝的那部分代碼。
構造函數：
DexClassLoader(
String dexPath, //被解壓的apk路徑，不能爲空。
String optimizedDirectory, //解壓後的.dex文件的存儲路徑，不能爲空。這個路徑強烈建議使用應用程序的私有路徑，不要放到sdcard上，不然代碼容易被注入攻擊。
String libraryPath, //os庫的存放路徑，能夠爲空，如有os庫，必須填寫。
ClassLoader parent//父親加載器，通常爲ClassLoader.getSystemClassLoader()。
)

AssetManager
中的內部的方法addAssetPath，
將插件apk路徑傳入,從而添加進assetManager中，
而後經過new Resource把assetManager傳入構造方法中，
能夠獲得未安裝apk對應的Resource對象。

/**
     * 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) {
        int res = addAssetPathNative(path);
        return res;
    }

接下來解決這個問題的思路是，先把插件apk下載到本地sd卡上，而後獲取這個apk的信息，最後用DexClassLoader動態加載github

第一步，下載插件apk：數組

/**
     * 下載插件apk
     * */
    private void downLoadPlugApk() {
        DownloadUtils.get().downloadFile(APK_URL, new File(PLUG_APP_PATH, APK_NAME), new DownLoadListener() {
            @Override
            public void onFail(File file) {
                runOnUiThread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        Toast.makeText(UnInstallActivity.this,"下載失敗",Toast.LENGTH_LONG).show();
                    }
                });

            }

            @Override
            public void onSucess(File file) {
                runOnUiThread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        btn_download_plug_apk.setText("下載插件apk");
                        Toast.makeText(UnInstallActivity.this,"下載成功",Toast.LENGTH_LONG).show();
                    }
                });

            }

            @Override
            public void onProgress(long bytesRead, long contentLength, boolean done) {
                LogUtils.d("contentLength:"+contentLength+" | bytesRead:"+bytesRead+" | done:"+done);
                final float persent = (float) bytesRead / contentLength*100;
                runOnUiThread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        btn_download_plug_apk.setText((int)persent+"%");
                    }
                });
            }
        });

    }

這個插件apk裏面有一張圖片test.png放在mipmap-xxhdpi目錄下，我是先把plugapp.apk文件放在一個服務器上，經過代碼下載到sd卡的根目錄下面安全

第二步，獲取plugapk的信息經過PackageManager的getPackageArchiveInfo方法得到服務器

/**
     * 獲取未安裝apk的信息
     * @param context
     * @param apkPath apk文件的path
     * @return
     */
    private String[] getUninstallApkInfo(Context context, String apkPath) {
        String[] info = new String[2];
        PackageManager pm = context.getPackageManager();
        PackageInfo pkgInfo = pm.getPackageArchiveInfo(apkPath, PackageManager.GET_ACTIVITIES);
        if (pkgInfo != null) {
            ApplicationInfo appInfo = pkgInfo.applicationInfo;
            String versionName = pkgInfo.versionName;//版本號
            Drawable icon = pm.getApplicationIcon(appInfo);//圖標
            String appName = pm.getApplicationLabel(appInfo).toString();//app名稱
            String pkgName = appInfo.packageName;//包名
            info[0] = appName;
            info[1] = pkgName;
        }
        return info;
    }

第三步，獲取Resource對象cookie

/**
     * @param apkPath
     * @return 獲得對應插件的Resource對象
     * 經過獲得AssetManager中的內部的方法addAssetPath，
     * 將未安裝的apk路徑傳入從而添加進assetManager中，
     * 而後經過new Resource把assetManager傳入構造方法中，進而獲得未安裝apk對應的Resource對象。
     */
    private Resources getPluginResources(String apkPath) {
        try {
            AssetManager assetManager = AssetManager.class.newInstance();
            Method addAssetPath = assetManager.getClass().getMethod("addAssetPath", String.class);//反射調用方法addAssetPath(String path)
            //第二個參數是apk的路徑：Environment.getExternalStorageDirectory().getPath()+File.separator+"plugin"+File.separator+"apkplugin.apk"
            //將未安裝的Apk文件的添加進AssetManager中，第二個參數爲apk文件的路徑帶apk名
            addAssetPath.invoke(assetManager, apkPath);
            Resources superRes = this.getResources();
            Resources mResources = new Resources(assetManager, superRes.getDisplayMetrics(), superRes.getConfiguration());
            return mResources;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

第四步，經過DexClassLoader得到resid數據結構

/**
     * 加載apk得到內部資源
     * @param apkPath apk路徑
     * @throws Exception
     */
    private int getRecourceIdFromPlugApk(String apkPath,String apkPackageName) throws Exception {
        File optimizedDirectoryFile = getDir("dex", Context.MODE_PRIVATE);//在應用安裝目錄下建立一個名爲app_dex文件夾目錄,若是已經存在則不建立
        Log.v("zxy", optimizedDirectoryFile.getPath().toString());// /data/data/com.example.dynamicloadapk/app_dex
        //參數：一、包含dex的apk文件或jar文件的路徑，二、apk、jar解壓縮生成dex存儲的目錄，三、本地library庫目錄，通常爲null，四、父ClassLoader
        DexClassLoader dexClassLoader = new DexClassLoader(apkPath, optimizedDirectoryFile.getPath(), null, ClassLoader.getSystemClassLoader());
        Class<?> clazz = dexClassLoader.loadClass(apkPackageName + ".R$mipmap");//經過使用apk本身的類加載器，反射出R類中相應的內部類進而獲取咱們須要的資源id
        Field field = clazz.getDeclaredField("test");//獲得名爲test的這張圖片字段
        int resId = field.getInt(R.id.class);//獲得圖片id
        return resId;
    }

第五步，實現換膚效果app

/**
     * 加載資源
     * */
    private void loadPlugResource() {

        String[] apkInfo = getUninstallApkInfo(this, PLUG_APP_PATH + "/" + APK_NAME);
        String appName = apkInfo[0];
        String pkgName = apkInfo[1];
        Resources resource = getPluginResources(APK_PATH);
        try {
            int resid = getRecourceIdFromPlugApk(APK_PATH, pkgName);
            activity_un_install.setBackgroundDrawable(resource.getDrawable(resid));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();

        }

    }

第二個問題：如何調用插件apk的方法？

根據第一個問題就能夠獲得答案，經過DexClassLoader加載類，而後經過反射機制執行類裏面的方法框架

/**
     * @param apkPath apk路徑
     * @throws Exception
     */
    private String runPlugApkMethod(String apkPath,String apkPackageName) throws Exception {
        File optimizedDirectoryFile = getDir("dex", Context.MODE_PRIVATE);//在應用安裝目錄下建立一個名爲app_dex文件夾目錄,若是已經存在則不建立
        Log.v("zxy", optimizedDirectoryFile.getPath().toString());// /data/data/com.example.dynamicloadapk/app_dex
        //參數：一、包含dex的apk文件或jar文件的路徑，二、apk、jar解壓縮生成dex存儲的目錄，三、本地library庫目錄，通常爲null，四、父ClassLoader
        DexClassLoader dexClassLoader = new DexClassLoader(apkPath, optimizedDirectoryFile.getPath(), null, ClassLoader.getSystemClassLoader());
//        //經過使用apk本身的類加載器，反射出R類中相應的內部類進而獲取咱們須要的資源id
//        Class<?> clazz = dexClassLoader.loadClass(apkPackageName + ".R$mipmap");
//        Field field = clazz.getDeclaredField("test");//獲得名爲test的這張圖片字段
//        int resId = field.getInt(R.id.class);//獲得圖片id

        // 使用DexClassLoader加載類
        Class libProvierClazz = dexClassLoader.loadClass(apkPackageName+".TestDynamic");
        //經過反射運行sayHello方法
        Object obj=libProvierClazz.newInstance();
        Method method=libProvierClazz.getMethod("sayHello");
        return (String)method.invoke(obj);

    }

第三個問題：如何加載插件中的activity，而且有生命週期？

這個問題是最關鍵的問題，咱們知道經過DexClassLoader能夠加載插件app裏的任何類包括Activity，也能夠執行其中的方法，可是Android中的四大組件都有一個特色就是他們有本身的啓動流程和生命週期，咱們使用DexClassLoader加載進來的Activity是不會涉及到任何啓動流程和生命週期的概念，說白了，他就是一個普普統統的類。因此啓動確定會出錯。
這裏就要看一下activity的啓動流程了，步驟太多就不寫了，能夠網上搜一下資料或者看《Android源碼情景分析》這本書介紹的很詳細，一個簡單的啓動要涉及到30多個步驟。
加載Activity的時候，有一個很重要的類：LoadedApk.Java
他內部有一個mClassLoader變量是負責加載一個Apk程序d的，因此能夠從這裏入手，咱們首先要獲取這個對象，這個對象在ActivityThread中有實例，
ActivityThread類中有一個本身的static對象，而後還有一個ArrayMap存放Apk包名和LoadedApk映射關係的數據結構，那麼咱們分析清楚了，下面就來經過反射來獲取mClassLoader對象。

private void loadApkClassLoader(DexClassLoader dLoader){
        try{
            String filesDir = this.getCacheDir().getAbsolutePath();
            String libPath = filesDir+File.separator+APK_NAME;

            // 配置動態加載環境
            Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod("android.app.ActivityThread", "currentActivityThread", new Class[] {}, new Object[] {});//獲取主線程對象 http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/14223493
            //當前apk的包名
            String packageName = this.getPackageName();
            ArrayMap mPackages = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect( "android.app.ActivityThread", currentActivityThread, "mPackages");
            WeakReference wr = (WeakReference) mPackages.get(packageName);
            RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mClassLoader", wr.get(), dLoader);

        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }


    }

因此咱們是經過將LoadedApk中的mClassLoader替換成咱們的DexClassLoader來實現加載plugappActivity的

/**
     * 運行插件apk
     * */
    private void runPlug() {
        String filesDir = this.getCacheDir().getAbsolutePath();
        String libPath = filesDir+File.separator+APK_NAME;
        loadResources(libPath);
        DexClassLoader loader = new DexClassLoader(libPath, filesDir, filesDir, ClassLoader.getSystemClassLoader());
//        DexClassLoader loader = new DexClassLoader(libPath, filesDir,null, getClassLoader());
        Class<?> clazz = null;
        try {
            clazz = loader.loadClass("com.demo.plug.MainActivity");

            Class rClazz = loader.loadClass("com.demo.plug.R$layout");
            Field field = rClazz.getField("activity_main");
            Integer ojb = (Integer)field.get(null);

            View view = LayoutInflater.from(this).inflate(ojb, null);

            Method method = clazz.getMethod("setLayoutView", View.class);
            method.invoke(null, view);
            Log.i("demo", "field:"+ojb);

            loadApkClassLoader(loader);

            Intent intent = new Intent(RunPlugActivity.this, clazz);
            startActivity(intent);

        } catch (Throwable e) {
            Log.i("inject","error:"+Log.getStackTraceString(e));
            e.printStackTrace();
        }

    }

說白了就是偷樑換柱，欺騙系統來達到啓動插件的目的。360的插件框架就是使用這種技術稱之爲hook技術，而後經過預先佔坑的方式來預註冊Activity。攜程的這套插件化開發框架則是使用代理的模式來實現啓動插件Activity的，全部activity都須要繼承自proxy avtivity（proxy avtivity負責管理全部activity的生命週期），它的優勢是不須要預先佔坑了（不須要預先在宿主的清單文件裏註冊actvity）缺點是不支持Service和BroadCastReceiver，由於activity的生命週期啓動仍是比較複雜的，因此我的以爲攜程的這套插件化框架實現起來是比較有難度的。