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InfoQ 開(kāi)設(shè)新欄目“品味書香”，精選技術(shù)書籍的精彩章節(jié)，以及分享看完書留下的思考和收獲，歡迎大家關(guān)注。本文節(jié)選自任玉剛著《Android 開(kāi)發(fā)藝術(shù)探索》中的章節(jié)“Android 的動(dòng)態(tài)加載技術(shù)”，探討了 Android 動(dòng)態(tài)加載的三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。
動(dòng)態(tài)加載技術(shù)（也叫插件化技術(shù)）在技術(shù)驅(qū)動(dòng)型的公司中扮演著相當(dāng)重要的角色，當(dāng)項(xiàng)目越來(lái)越龐大的時(shí)候，需要通過(guò)插件化來(lái)減輕應(yīng)用的內(nèi)存和 CPU 占用，還可以實(shí)現(xiàn)熱插拔，即在不發(fā)布新版本的情況下更新某些模塊。動(dòng)態(tài)加載是一項(xiàng)很復(fù)雜的技術(shù)，這里主要介紹動(dòng)態(tài)加載技術(shù)中的三個(gè)基礎(chǔ)性問(wèn)題，至于完整的動(dòng)態(tài)加載技術(shù)的實(shí)現(xiàn)請(qǐng)參考筆者發(fā)起的開(kāi)源插件化框架 DL：。項(xiàng)目期間有多位開(kāi)發(fā)人員一起貢獻(xiàn)代碼。
不同的插件化方案各有各的特色，但是它們都必須要解決三個(gè)基礎(chǔ)性問(wèn)題：資源訪問(wèn)、Activity 生命周期的管理和 ClassLoader 的管理。在介紹它們之前，首先要明白宿主和插件的概念，宿主是指普通的 apk，而插件一般是指經(jīng)過(guò)處理的 dex 或者 apk，在主流的插件化框架中多采用經(jīng)過(guò)特殊處理的 apk 來(lái)作為插件，處理方式往往和編譯以及打包環(huán)節(jié)有關(guān)，另外很多插件化框架都需要用到代理 Activity 的概念，插件 Activity 的啟動(dòng)大多數(shù)是借助一個(gè)代理 Activity 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
1．資源訪問(wèn)
我們知道，宿主程序調(diào)起未安裝的插件 apk，一個(gè)很大的問(wèn)題就是資源如何訪問(wèn)，具體來(lái)說(shuō)就是插件中凡是以 R 開(kāi)頭的資源都不能訪問(wèn)了。這是因?yàn)樗拗鞒绦蛑胁](méi)有插件的資源，所以通過(guò) R 來(lái)加載插件的資源是行不通的，程序會(huì)拋出異常：無(wú)法找到某某 id 所對(duì)應(yīng)的資源。
針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，有人提出了將插件中的資源在宿主程序中也預(yù)置一份，這雖然能解決問(wèn)題，但是這樣就會(huì)產(chǎn)生一些弊端。首先，這樣就需要宿主和插件同時(shí)持有一份相同的資源，增加了宿主 apk 的大小；其次，在這種模式下，每次發(fā)布一個(gè)插件都需要將資源復(fù)制到宿主程序中，這意味著每發(fā)布一個(gè)插件都要更新一下宿主程序，這就和插件化的思想相違背了。
因?yàn)椴寮哪康木褪且獪p小宿主程序 apk 包的大小，同時(shí)降低宿主程序的更新頻率并做到自由裝載模塊，所以這種方法不可取，它限制了插件的線上更新這一重要特性。還有人提供了另一種方式，首先將插件中的資源解壓出來(lái)，然后通過(guò)文件流去讀取資源，這樣做理論上是可行的，但是實(shí)際操作起來(lái)還是有很大難度的。首先不同資源有不同的文件流格式，比如圖片、XML 等，其次針對(duì)不同設(shè)備加載的資源可能是不一樣的，如何選擇合適的資源也是一個(gè)需要解決的問(wèn)題，基于這兩點(diǎn)，這種方法也不建議使用，因?yàn)樗鼘?shí)現(xiàn)起來(lái)有較大難度。為了方便地對(duì)插件進(jìn)行資源管理，下面給出一種合理的方式。
我們知道，Activity 的工作主要是通過(guò) ContextImpl 來(lái)完成的， Activity 中有一個(gè)叫 mBase 的成員變量，它的類型就是 ContextImpl。注意到 Context 中有如下兩個(gè)抽象方法，看起來(lái)是和資源有關(guān)的，實(shí)際上 Context 就是通過(guò)它們來(lái)獲取資源的。這兩個(gè)抽象方法的真正實(shí)現(xiàn)在 ContextImpl 中，也就是說(shuō)，只要實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)方法，就可以解決資源問(wèn)題。
| ? | /** Return an AssetManager instance for your application's package. */ |
| ? | ? |
| ? | ? |
| ? | public abstract AssetManager getAssets(); |
| ? | ? |
| ? | /** Return a Resources instance for your application's package. */ |
| ? | ? |
| ? | ? |
| ? | public abstract Resources getResources(); |
下面給出具體的實(shí)現(xiàn)方式，首先要加載 apk 中的資源，如下所示。
復(fù)制代碼
| ? | protected void loadResources() { |
| ? | try { |
| ? | AssetManager assetManager = AssetManager.class.newInstance(); |
| ? | Method addAssetPath = assetManager.getClass().getMethod("addAssetPath", String.class); |
| ? | addAssetPath.invoke(assetManager, mDexPath); |
| ? | mAssetManager = assetManager; |
| ? | } catch (Exception e) { |
| ? | e.printStackTrace(); |
| ? | } |
| ? | Resources superRes = super.getResources(); |
| ? | mResources = new Resources(mAssetManager, superRes.getDisplayMetrics(), |
| ? | superRes.getConfiguration()); |
| ? | mTheme = mResources.newTheme(); |
| ? | mTheme.setTo(super.getTheme()); |
| ? | } |
從 loadResources() 的實(shí)現(xiàn)可以看出，加載資源的方法是通過(guò)反射，通過(guò)調(diào)用 AssetManager 中的 addAssetPath 方法，我們可以將一個(gè) apk 中的資源加載到 Resources 對(duì)象中，由于 addAssetPath 是隱藏 API 我們無(wú)法直接調(diào)用，所以只能通過(guò)反射。下面是它的聲明，通過(guò)注釋我們可以看出，傳遞的路徑可以是 zip 文件也可以是一個(gè)資源目錄，而 apk 就是一個(gè) zip，所以直接將 apk 的路徑傳給它，資源就加載到 AssetManager 中了。然后再通過(guò) AssetManager 來(lái)創(chuàng)建一個(gè)新的 Resources 對(duì)象，通過(guò)這個(gè)對(duì)象我們就可以訪問(wèn)插件 apk 中的資源了，這樣一來(lái)問(wèn)題就解決了。
復(fù)制代碼
| ? | /** |
| ? | {1} |
| ? | * Add an additional set of assets to the asset manager. This can be |
| ? | {1} |
| ? | * either a directory or ZIP file. Not for use by applications. Returns |
| ? | {1} |
| ? | * the cookie of the added asset, or 0 on failure. |
| ? | {1} |
| ? | * {@hide} |
| ? | {1} |
| ? | */ |
| ? | ? |
| ? | public final int addAssetPath(String path) { |
| ? | ? |
| ? | synchronized (this) { |
| ? | ? |
| ? | int res = addAssetPathNative(path); |
| ? | ? |
| ? | makeStringBlocks(mStringBlocks); |
| ? | ? |
| ? | return res; |
| ? | ? |
| ? | } |
| ? | ? |
| ? | } |
接著在代理 Activity 中實(shí)現(xiàn) getAssets() 和 getResources()，如下所示。關(guān)于代理 Activity 的含義請(qǐng)參看 DL 開(kāi)源插件化框架的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，這里不再詳細(xì)描述了。
復(fù)制代碼
| ? | @Override |
| ? | ? |
| ? | public AssetManager getAssets() { |
| ? | ? |
| ? | return mAssetManager == null ? super.getAssets() : mAssetManager; |
| ? | ? |
| ? | } |
| ? | ? |
| ? | ? |
| ? | @Override |
| ? | ? |
| ? | public Resources getResources() { |
| ? | ? |
| ? | return mResources == null ? super.getResources() : mResources; |
| ? | ? |
| ? | } |
通過(guò)上述這兩個(gè)步驟，就可以通過(guò) R 來(lái)訪問(wèn)插件中的資源了。
2．Activity 生命周期的管理
管理 Activity 生命周期的方式各種各樣，這里只介紹兩種：反射方式和接口方式。反射的方式很好理解，首先通過(guò) Java 的反射去獲取 Activity 的各種生命周期方法，比如 onCreate、onStart、onResume 等，然后在代理 Activity 中去調(diào)用插件 Activity 對(duì)應(yīng)的生命周期方法即可，如下所示。
復(fù)制代碼
| ? | @Override |
| ? | ? |
| ? | protected void onResume() { |
| ? | ? |
| ? | super.onResume(); |
| ? | ? |
| ? | Method onResume = mActivityLifecircleMethods.get("onResume"); |
| ? | ? |
| ? | if (onResume != null) { |
| ? | ? |
| ? | try { |
| ? | ? |
| ? | onResume.invoke(mRemoteActivity, new Object[] { }); |
| ? | ? |
| ? | } catch (Exception e) { |
| ? | ? |
| ? | e.printStackTrace(); |
| ? | ? |
| ? | } |
| ? | ? |
| ? | } |
| ? | ? |
| ? | } |
| ? | ? |
| ? | ? |
| ? | @Override |
| ? | ? |
| ? | protected void onPause() { |
| ? | ? |
| ? | Method onPause = mActivityLifecircleMethods.get("onPause"); |
| ? | ? |
| ? | if (onPause != null) { |
| ? | ? |
| ? | try { |
| ? | ? |
| ? | onPause.invoke(mRemoteActivity, new Object[] { }); |
| ? | ? |
| ? | } catch (Exception e) { |
| ? | ? |
| ? | e.printStackTrace(); |
| ? | ? |
| ? | } |
| ? | ? |
| ? | } |
| ? | ? |
| ? | super.onPause(); |
| ? | ? |
| ? | } |
使用反射來(lái)管理插件 Activity 的生命周期是有缺點(diǎn)的，一方面是反射代碼寫起來(lái)比較復(fù)雜，另一方面是過(guò)多使用反射會(huì)有一定的性能開(kāi)銷。下面介紹接口方式，接口方式很好地解決了反射方式的不足之處，這種方式將 Activity 的生命周期方法提取出來(lái)作為一個(gè)接口（比如叫 DLPlugin），然后通過(guò)代理 Activity 去調(diào)用插件 Activity 的生命周期方法，這樣就完成了插件 Activity 的生命周期管理，并且沒(méi)有采用反射，這就解決了性能問(wèn)題。同時(shí)接口的聲明也比較簡(jiǎn)單，下面是 DLPlugin 的聲明：
復(fù)制代碼
| ? | public interface DLPlugin { |
| ? | ? |
| ? | public void onStart(); |
| ? | ? |
| ? | public void onRestart(); |
| ? | ? |
| ? | public void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent |
| ? | {1} |
| ? | data); |
| ? | ? |
| ? | public void onResume(); |
| ? | ? |
| ? | public void onPause(); |
| ? | ? |
| ? | public void onStop(); |
| ? | ? |
| ? | public void onDestroy(); |
| ? | ? |
| ? | public void onCreate(Bundle savedInstanceState); |
| ? | ? |
| ? | public void setProxy(Activity proxyActivity, String dexPath); |
| ? | ? |
| ? | public void onSaveInstanceState(Bundle outState); |
| ? | ? |
| ? | public void onNewIntent(Intent intent); |
| ? | ? |
| ? | public void onRestoreInstanceState(Bundle savedInstanceState); |
| ? | ? |
| ? | public boolean onTouchEvent(MotionEvent event); |
| ? | ? |
| ? | public boolean onKeyUp(int keyCode, KeyEvent event); |
| ? | ? |
| ? | public void onWindowAttributesChanged(LayoutParams params); |
| ? | ? |
| ? | public void onWindowFocusChanged(boolean hasFocus); |
| ? | ? |
| ? | public void onBackPressed(); |
| ? | ? |
| ? | … |
| ? | ? |
| ? | } |
在代理 Activity 中只需要按如下方式即可調(diào)用插件 Activity 的生命周期方法，這就完成了插件 Activity 的生命周期的管理。
復(fù)制代碼
| ? | ... |
| ? | ? |
| ? | @Override |
| ? | ? |
| ? | protected void onStart() { |
| ? | ? |
| ? | mRemoteActivity.onStart(); |
| ? | ? |
| ? | super.onStart(); |
| ? | ? |
| ? | } |
| ? | ? |
| ? | ? |
| ? | @Override |
| ? | ? |
| ? | protected void onRestart() { |
| ? | ? |
| ? | mRemoteActivity.onRestart(); |
| ? | ? |
| ? | super.onRestart(); |
| ? | ? |
| ? | } |
| ? | ? |
| ? | ? |
| ? | @Override |
| ? | ? |
| ? | protected void onResume() { |
| ? | ? |
| ? | mRemoteActivity.onResume(); |
| ? | ? |
| ? | super.onResume(); |
| ? | ? |
| ? | } |
| ? | ? |
| ? | ... |
通過(guò)上述代碼應(yīng)該不難理解接口方式對(duì)插件 Activity 生命周期的管理思想，其中 mRemoteActivity 就是 DLPlugin 的實(shí)現(xiàn)。
3．插件 ClassLoader 的管理
為了更好地對(duì)多插件進(jìn)行支持，需要合理地去管理各個(gè)插件的 DexClassLoader，這樣同一個(gè)插件就可以采用同一個(gè) ClassLoader 去加載類，從而避免了多個(gè) ClassLoader 加載同一個(gè)類時(shí)所引發(fā)的類型轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤。在下面的代碼中，通過(guò)將不同插件的 ClassLoader 存儲(chǔ)在一個(gè) HashMap 中，這樣就可以保證不同插件中的類彼此互不干擾。
復(fù)制代碼
| ? | public class DLClassLoader extends DexClassLoader { |
| ? | ? |
| ? | private static final String TAG = "DLClassLoader"; |
| ? | ? |
| ? | ? |
| ? |
private static final HashMap |
| ? | ? |
| ? |
= new HashMap |
| ? | ? |
| ? | ? |
| ? | protected DLClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory, String libraryPath, ClassLoader parent) { |
| ? | ? |
| ? | super(dexPath, optimizedDirectory, libraryPath, parent); |
| ? | ? |
| ? | } |
| ? | ? |
| ? | ? |
| ? | /** |
| ? | {1} |
| ? | * return a available classloader which belongs to different apk |
| ? | {1} |
| ? | */ |
| ? | ? |
| ? | public static DLClassLoader getClassLoader(String dexPath, Context |
| ? | ? |
| ? | context, ClassLoader parentLoader) { |
| ? | ? |
| ? | DLClassLoader dLClassLoader = mPluginClassLoaders.get(dexPath); |
| ? | ? |
| ? | if (dLClassLoader != null) |
| ? | ? |
| ? | return dLClassLoader; |
| ? | ? |
| ? | ? |
| ? | File dexOutputDir = context.getDir("dex", Context.MODE_PRIVATE); |
| ? | ? |
| ? | final String dexOutputPath = dexOutputDir.getAbsolutePath(); |
| ? | ? |
| ? | dLClassLoader = new DLClassLoader(dexPath, dexOutputPath, null, |
| ? | ? |
| ? | parentLoader); |
| ? | ? |
| ? | mPluginClassLoaders.put(dexPath, dLClassLoader); |
| ? | ? |
| ? | ? |
| ? | return dLClassLoader; |
| ? | ? |
| ? | } |
| ? | ? |
| ? | } |
事實(shí)上插件化的技術(shù)細(xì)節(jié)非常多，這絕非一個(gè)章節(jié)的內(nèi)容所能描述清楚的，另外插件化作為一種核心技術(shù)，需要開(kāi)發(fā)者有較深的開(kāi)發(fā)功底才能夠很好地理解，因此本節(jié)的內(nèi)容更多是讓讀者對(duì)插件化開(kāi)發(fā)有一個(gè)感性的了解，細(xì)節(jié)上還需要讀者自己去鉆研，也可以通過(guò) DL 插件化框架去深入地學(xué)習(xí)。
工商網(wǎng)監(jiān)
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