动态加载APK原理分享
2014-12-31 00:03 285 0
这个动态加载apk的框架居然不需要对插件做规范，神了。赶快收录起来。
(一) 综述
随着智能手机硬件性能的逐步提升，移动应用也做的越来越复杂，android平台上应用的apk包体积也越来越大，然后同类产品开始比拼谁的体积小，实现 方案呢，然后很容易想到"插件化"，也就是说可以发布内核很小的产品，随着添加功能的需求而动态下载功能模块，促使插件化的另一个动机是App应用固有的 问题，那就是很多组件需要注册，更新功能的话不能像Web应用那样可在用户无察觉的情况下通过升级服务器而方便升级，只能弹出个框让用户重新下载整个程序 包，然后调取系统安装流程。
被加载的apk称之为插件，因为机制类似于生物学的"寄生"，加载了插件的应用也被称为宿主。
往往不是所有的apk都可作为插件被加载，往往需要遵循一定的"开发规范"，还需要插件项目引入某种api类库，业界通常都是这么做的。
这里介绍一种无须规范限制的动态加载解决方案，插件不需要依赖任何API，这也是本人突发异想，灵感所致。
项目地址：_https://github.com/houkx/android-pluginmgr/_欢迎star andfork
(二)功能介绍
特点：
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插件为普通apk，无须依赖任何jar
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Activity生命周期由系统自己管理
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使用简单，只需要了解一个类PluginManager的两个方法
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启动Activity的效率高
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不修改插件，被加载的插件仍然可以独立安装。
功能点:
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可加载任意apk中的 Activity (包括子类 ActionBarActivity 、FragmentActivity)的派生类(不包括违反限制条件的Activity)
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支持插件自定义Application
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支持插件Apk中的Activity跳转到别的Activity(插件内部的或系统的,外部已安装apk的，甚至是别的插件中的),也没有任何限制
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支持Activity设置主题(与系统的主题应用规则一样，如果Activity没指定Theme,但所在Application指定了Theme，则使用Application的Theme)
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初步支持.so
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支持插件使用 SharedPreference 或 SQLite数据库(尚未完善)
（ps:
第一个插件代码来自 https://github.com/viacheslavtitov/NDKBegining是个老外，不过作者也比较粗心，要正常运行你需要在sd卡下创建目录:FFMPEG
第二个插件代码来自这篇博文:http://blog.csdn.net/caihanyuan/article/details/7367351
第三个插件代码来自大名鼎鼎的 PullToRefreshListView:https://github.com/johannilsson/android-pulltorefresh
第6第7个插件代码是自测项目，分别测试ActionBarActivity和Activity基本加载和跳转
其他apk还没能正常加载，框架还在不断完善中，不过腾讯的开心消消乐可以帮助记录crashlog，这点真不错~）
将要支持的特性:
PackageManager service 等等，详情都列在开源项目android-pluginmgr
https://github.com/houkx/android-pluginmgr/tree/experiment/android-pluginmgr下的TODO文件中
（ps:修正项目主页README描述的限制条件1，目前已经没有这个限制了，在插件中调用context.getPackageName()返回插件的清单文件中声明的包名）
限制条件(永不支持的):
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插件apk中不能假定自己已经安装，以及由此造成的影响，比如认为applicationInfo.dataDir==/data/data/packageName
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不能依赖清单文件中的进程声明，被加载的apk以及里面的任何组件目前都在同一个进程管理。
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插件中的权限，无法动态注册，插件中的权限都得在宿主中注册（暂无解决方案）
(三) 实现
动态加载需要处理很多问题，虽然有很多问题，但是核心问题就是加载Activity，因为Activity是可见的，人们对可以看到的东西总是那么重视，视觉信息占人所处理信息的90%以上。
Activity如何调起来？资源的加载等等已经有大牛的文章介绍汗牛充栋了，我本菜鸟，不再赘述。
目前Activity的加载或许有很多处理方式，但是可以分为两种：一是自己new 二是系统new 。很多动态加载框架基于第一种方式。我这个方案基于第二种
，既然要系统new，就要系统自己可以找到相应的Activity. 由于Activity需要在清单文件注册了才能使用，所以要注册Activity,但是如何注册呢？
我在网上看到有人用极端的方式：插件里的所有Activiy都在宿主里注册，既然宿主总要修改升级，何必要插件呢，这已经违背了动态加载的初衷:不修改框 架而动态扩展功能更多的是这么做，注册一个Activity基类，供插件中的Activity继承，在这个基类里做动态加载的核心逻辑，这就要求插件必须 依赖某种API类库。
我的方案通俗的说是这样，依赖倒转，不让插件依赖框架API,而是反过来，自动生成一个Activity类依赖(继承)插件中的Activity，这个自动生成的类就叫PluginActivity
并且声明在框架的清单文件中，如下:
聪明的读者会想,等一下，插件里面Activity可不止一个，你就注册一个？
是的，就一个，自动生成的Activity类名都是androidx.pluginmgr.PluginActivity，不过放在不同的文件中,最简单的映射，原始Activity类名.dex文件中存储对应的子类:PluginActivity
其实也是偷梁换柱了，如果你想启动插件里的Activity，如com.test.MyPlugActivity, 我就把启动目标修改为androidx.pluginmgr.PluginActivity类，
然后从com.test.MyPlugActivity.dex文件中找到 public class androidx.pluginmgr.PluginActivity extends com.test.MyPlugActivity{....}
以启动SthActivity为例:
好了，核心思想已经表达清楚了，下面介绍如何让系统按你说的路径去找类文件，这涉及到类加载器。自定义类加载器比较简单，继承java.lang.ClassLoader即可.
在我的开源项目源码中对应的类是 FrameworkClassLoader, PluginManager初始化时就去修改Application的类加载器，替换为 FrameworkClassLoader.
FrameworkClassLoader 其实不干什么实际加载工作，只是分发任务:
public Class loadClass(String className){
if(当前上下文插件不为空) {
if( className 是 PluginActivity){
找到当前实际要加载的原始 Activity
return 使用插件对应的 ActivityClassLoader 从 （自动生成的）原始Activity类名.dex 文件 加载PluginActivity
}else{
return 使用对应的 PluginClassLoader 加载普通类
}
}else{
return super.loadClass()//即委派给宿主Application的原始类加载器加载
}
}
其中， PluginClassLoader 是一个DexClassLoader, parent 指向 FrameworkClassLoader,
ActivityClassLoader 也是一个DexClassLoader, parent 指向 PluginClassLoader
插图2（类加载器结构图）：
package androidx.pluginmgr;
import android.util.Log;
/**
* 框架类加载器（Application 的 classLoder被替换成此类的实例）
*
*
*/
class FrameworkClassLoader extends ClassLoader {
private String\[\] plugIdAndActname;//代表插件上下文
public FrameworkClassLoader(ClassLoader parent) {
super(parent);
}
//在外部或插件内部的 startActivity 时调用这个方法设置插件上下文
String newActivityClassName(String plugId, String actName) {
plugIdAndActname = new String\[\] { plugId, actName };
return ActivityOverider.targetClassName;//targetClassName即宿主manifest配置的androidx.pluginmgr.PluginActivity
}
protected Class<?> loadClass(String className, boolean resolv)
throws ClassNotFoundException {
Log.i("cl", "loadClass: " + className);
String\[\] plugIdAndActname = this.plugIdAndActname;
Log.i("cl", "plugIdAndActname = " + java.util.Arrays.toString(plugIdAndActname));
if (plugIdAndActname != null) {
String pluginId = plugIdAndActname\[0\];
PlugInfo plugin = PluginManager.getInstance().getPluginById(
pluginId);
Log.i("cl", "plugin = " + plugin);
if (plugin != null) {
try {
if (className.equals(ActivityOverider.targetClassName)) {
String actClassName = plugIdAndActname\[1\];//被（继承）代理的Activity类名
return plugin.getClassLoader().loadActivityClass(
actClassName);// 加载动态生成的Activity类
}else{
return plugin.getClassLoader().loadClass(className);//加载普通类
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
return super.loadClass(className, resolv);
}
}
到此为止，一个动态加载框架的核心雏形已经有了，但是还有许多细节待完善。
附加：另外，关于动态生成类，对于davikvm环境，我所知道的工具有asmdex和dexmaker，我在项目中选用的是dexmaker
用什么不是重点，看生成的代码吧：(ActivityOverider 类负责与自动生成的Activity类交互)
package androidx.pluginmgr;
import android.content.ComponentName;
import android.content.Intent;
import android.content.ServiceConnection;
import android.content.res.AssetManager;
import android.content.res.Resources;
import android.os.Bundle;
import androidplugdemo.SthActivity;
public final class PluginActivity
extends SthActivity
{
private static final String _pluginId = "activityTest_v1";
private AssetManager mAssertManager;
private Resources mResources;
public boolean bindService(Intent paramIntent, ServiceConnection paramServiceConnection, int paramInt)
{
return ActivityOverider.overrideBindService(this, _pluginId, paramIntent, paramServiceConnection, paramInt);
}
public AssetManager getAssets()
{
AssetManager localAssetManager = this.mAssertManager;
if (localAssetManager == null) {
localAssetManager = super.getAssets();
}
return localAssetManager;
}
public Resources getResources()
{
Resources localResources = this.mResources;
if (localResources == null) {
localResources = super.getResources();
}
return localResources;
}
public void onBackPressed()
{
if (ActivityOverider.overrideOnbackPressed(this, _pluginId)) {
super.onBackPressed();
}
}
protected void onCreate(Bundle paramBundle)
{
String str = _pluginId;
AssetManager localAssetManager = ActivityOverider.getAssetManager(str, this);
this.mAssertManager = localAssetManager;
Resources localResources = super.getResources();
this.mResources = new Resources(localAssetManager, localResources.getDisplayMetrics(), localResources.getConfiguration());
ActivityOverider.callback_onCreate(str, this);
super.onCreate(paramBundle);
}
protected void onDestroy()
{
String str = _pluginId;
super.onDestroy();
ActivityOverider.callback_onDestroy(str, this);
}
protected void onPause()
{
String str = _pluginId;
super.onPause();
ActivityOverider.callback_onPause(str, this);
}
protected void onRestart()
{
String str = _pluginId;
super.onRestart();
ActivityOverider.callback_onRestart(str, this);
}
protected void onResume()
{
String str = _pluginId;
super.onResume();
ActivityOverider.callback_onResume(str, this);
}
protected void onStart()
{
String str = _pluginId;
super.onStart();
ActivityOverider.callback_onStart(str, this);
}
protected void onStop()
{
String str = _pluginId;
super.onStop();
ActivityOverider.callback_onStop(str, this);
}
public void startActivityForResult(Intent paramIntent, int paramInt, Bundle paramBundle)
{
super.startActivityForResult(ActivityOverider.overrideStartActivityForResult(this, _pluginId, paramIntent, paramInt, paramBundle), paramInt, paramBundle);
}
public ComponentName startService(Intent paramIntent)
{
return ActivityOverider.overrideStartService(this, _pluginId, paramIntent);
}
public boolean stopService(Intent paramIntent)
{
return ActivityOverider.overrideStopService(this, _pluginId, paramIntent);
}
public void unbindService(ServiceConnection paramServiceConnection)
{
ActivityOverider.overrideUnbindService(this, _pluginId, paramServiceConnection);
}
}
