Direct-Load-apk启动插件的原理
2015-03-30 00:07 1967 0
1.前言
在这个移动应用蓬勃发展的时代，追求新颖成为了软件开发的首要纲领，所以应用会自然而然的爆棚（方法数超过了一个 Dex 最大方法数 65535 的上限 ），然后Android插件化也就理所当然的出现了。
这并不是一篇对于插件化研究的早期文章，但是文章介绍的插件化方式的突破确是可以载入史册的：）
2、概念
Android 插件化 —— 是指将一个程序划分为不同的部分，比如QQ的皮肤样式就可以看成一个插件。
Android 组件化 —— 这个概念实际跟上面相差不那么明显，组件和插件较大的区别就是：组件是指通用及复用性较高的构件，比如图片缓存就可以看成一个组件被多个 App 共用。
Android 动态加载 —— 这个实际是更高层次的概念，也有叫法是热加载或 Android 动态部署，指容器（App）在运⾏状态下动态加载某个模块，从而新增功能或改变某⼀部分行为。这也是本文所要实现的。
3.相关开源框架
(1)https://github.com/singwhatiwanna/dynamic-load-apk
这个项目的原理是把一个从ClassLoader中加载的自定义Activity类当成一个Object创建，然后使用一个代理Activity在相应的生命周期调用相应的方法。
这个项目里有几个问题没解决，一个是 FragmentActivity 或是 ActionBarActiviy 的代理方式不行，因为存在 ClassLoader 冲突问题，必须在插件和宿主中只留下一份Android.support的jar。第二个问题是必须使用that指针代替this，因为直接new的Object不具有Activity特性。
(2)https://github.com/mmin18/AndroidDynamicLoader
这个项目的插件化方式和上面有很大的不同，他不是用代理 Activity 的方式实现的，而是用 Fragment 以及 schema 的方式实现，总体上讲开发有一定的复杂性。
(3)https://github.com/houkx/android-pluginmgr
这个框架比上面两个都要牛，它不需要对插件 有任何约束，可以直接启动一个apk，原理是使用DexMaker的动态热部署生成一个Activity，让这个Activity继承目标插件所在的 Activity，这样类名就被固定下来，唯一的改变是继承的父类在改变。虽说使用这个框架加载插件没有约束，但是由于是基于热部署，框架的稳定性就大打 折扣了， 其中的OOM问题特别突出，因此实际中能够满足加载体验的只有一些轻量级的小型APK。
4.更强大的解决方案
经过数月对Android源码的研究，一款名为Direct-load-apk的插件加载框架终于诞生，这款框架结合了Dynamic-Load-apk 和 PluginMgr 的弱点，使用了新的思路，成功实现了启动普通的apk。
<1>介绍
Direct-load-apk基于注入和伪装的代理机制，通过转接现有的Activity，来实现动态创建和加载插件中的资源和类，因此可以正常使用this指针，而不像Dynamic-Load-apk那样需要使用that指针来代替this。
（框架地址：
github：https://github.com/FinalLody/Direct-Load-apk,
oschina:http://git.oschina.net/lody/Direct-load-apk/)
<2>框架解读
有了上面的理论知识，我们来开始深入探讨如何才能真正做到不安装而直接启动apk。
主要涉及以下的类：
*com.lody.plugin.LActivityProxy
*com.lody.plugin.LPluginDexLoader
*com.lody.plugin.LPluginInsrument
*com.lody.plugin.bean.LPlugin
*LActivityProxy是真正的Activity,在宿主的AndroidManifest.xml中需要声明，所有的插件事务都会转交给它，甚至囊括插件的资源，这一点有点像dynamic-load-apk。
*LPluginDexLoader负责提取和加载插件apk中的Dex文件，并加载到插件化框架中。
*LPluginInsrument 继承自android.app.Instrumentation ，它的作用极为突出，也是笔者当初克服的难题之一，可以说如果没有它，框架就不能实现插件间跳转。
*com.lody.plugin.bean.LPlugin 负责维护一个插件的信息，由com.lody.plugin.LPluginManager来管理。
以前DL的作者等人其实写过挺多文章的，有兴趣的朋友可以先阅读，对于下面的理解有很大的帮助：
http://blog.csdn.net/singwhatiwanna/article/details/40283117
http://blog.csdn.net/singwhatiwanna/article/details/22597587
http://blog.csdn.net/singwhatiwanna/article/details/39937639
http://www.jcodecraeer.com/a/anzhuokaifa/androidkaifa/2014/1207/2123.html
下面我们来跳过基础讲讲难点：
读者应该知道,ClassLoader加载的类只能算是一个普通的对象，不具备生命周期，因此如果自己new一个Activity，是没有任何实际意义的，那么为什么系统创建的Activity具有生命周期呢？ 原因很简单，因为系统会将创建的Activity保存下来，进行管理（主要涉及ActivityThread,ActivityManagerService,ActivityManager,ActivityStack。
现在没有生命周期的原因找到了，我们来对症下药，何不使用系统创建的Activity来间接管理我们自己加载的Activity呢？
如dynamic-load-apk框架所描述的，由于自己创建的Activity并不是真正意义上的Activity，因此this不指向当前dynamic-load-apk的解决办法是让插件继承自定义的Activity，使用that指向代理的Activity，代替this指针，这就是dynamic-load-apk最失败的地方。
那么这个问题有解决办法吗？答案是有。Direct-Load-apk 就很好的解决了这个问题，我们来看看是怎么解决的：
//开始伪装插件为实体Activity
proxyRef = Reflect.on(proxy);
pluginRef = Reflect.on(plugin);
pluginRef.set("mBase", proxy);
pluginRef.set("mDecor", proxyRef.get("mDecor"));
pluginRef.set("mTitleColor", proxyRef.get("mTitleColor"));
pluginRef.set("mWindowManager", proxyRef.get("mWindowManager"));
pluginRef.set("mWindow", proxy.getWindow());
pluginRef.set("mManagedDialogs", proxyRef.get("mManagedDialogs"));
pluginRef.set("mCurrentConfig", proxyRef.get("mCurrentConfig"));
pluginRef.set("mSearchManager", proxyRef.get("mSearchManager"));
pluginRef.set("mMenuInflater", proxyRef.get("mMenuInflater"));
pluginRef.set("mConfigChangeFlags", proxyRef.get("mConfigChangeFlags"));
pluginRef.set("mIntent", proxyRef.get("mIntent"));
pluginRef.set("mToken", proxyRef.get("mToken"));
Instrumentation instrumentation = proxyRef.get("mInstrumentation");
pluginRef.set("mInstrumentation", new LPluginInsrument(instrumentation));
pluginRef.set("mMainThread", proxyRef.get("mMainThread"));
pluginRef.set("mEmbeddedID", proxyRef.get("mEmbeddedID"));
pluginRef.set("mApplication",app == null ? proxy.getApplication() : app);
pluginRef.set("mComponent", proxyRef.get("mComponent"));
pluginRef.set("mActivityInfo", proxyRef.get("mActivityInfo"));
pluginRef.set("mAllLoaderManagers", proxyRef.get("mAllLoaderManagers"));
pluginRef.set("mLoaderManager", proxyRef.get("mLoaderManager"));
if (Build.VERSION.SDK_INT >= 13) {
//在android 3.2 以后，Android引入了Fragment.
FragmentManager mFragments = proxy.getFragmentManager();
pluginRef.set("mFragments", mFragments);
pluginRef.set("mContainer", proxyRef.get("mContainer"));
}
if (Build.VERSION.SDK_INT >= 12) {
//在android 3.0 以后，Android引入了ActionBar.
pluginRef.set("mActionBar", proxyRef.get("mActionBar"));
}
pluginRef.set("mUiThread", proxyRef.get("mUiThread"));
pluginRef.set("mHandler", proxyRef.get("mHandler"));
pluginRef.set("mInstanceTracker", proxyRef.get("mInstanceTracker"));
pluginRef.set("mTitle", proxyRef.get("mTitle"));
pluginRef.set("mResultData", proxyRef.get("mResultData"));
pluginRef.set("mDefaultKeySsb", proxyRef.get("mDefaultKeySsb"));
pluginRef.call("attachBaseContext",proxy);
plugin.getWindow().setCallback(plugin);
读者应该看出来了，我们自己创建的Activity之所以不具备Activity是因为它内部的数据全部为Null，如果我们把它们全部替换成代理的Activity，那么问题是不是迎刃而解了呢？
注意上面最关键的一句话，pluginRef.call("attachBaseContext",proxy);
这一句的作用尤为关键，我们知道，Activity继承自ContextThemeWarpper,ContextThemeWarpper又继承自ContextWarpper,我们不妨阅读它的代码，看透它的本质：
public class ContextWrapper extends Context {
Context mBase;
public ContextWrapper(Context base) {
mBase = base;
}
/**
* Set the base context for this ContextWrapper. All calls will then be
* delegated to the base context. Throws
* IllegalStateException if a base context has already been set.
*
* @param base The new base context for this wrapper.
*/
protected void attachBaseContext(Context base) {
if (mBase != null) {
throw new IllegalStateException("Base context already set");
}
mBase = base;
}
public Context getBaseContext() {
return mBase;
}
@Override
public AssetManager getAssets() {
return mBase.getAssets();
}
@Override
public Resources getResources()
{
return mBase.getResources();
}
@Override
public PackageManager getPackageManager() {
return mBase.getPackageManager();
}
@Override
public ContentResolver getContentResolver() {
return mBase.getContentResolver();
}
@Override
public Looper getMainLooper() {
return mBase.getMainLooper();
}
@Override
public Context getApplicationContext() {
return mBase.getApplicationContext();
}
@Override
public void setTheme(int resid) {
mBase.setTheme(resid);
}
...
可以看到，ContextWarpper实际上就是一个包装代理类，它的全部工作都转交其中的mBase来实现，这么做是为了把ContextImp隐藏起来。
看到这里，读者应该明白了，pluginRef.call("attachBaseContext",proxy)的作用就是把mBase指向代理的Activity，那么this就能够很好的工作了。
第二个问题：插件的跳转。
首先来看看Activity的startActivity方法：
@Override
public void startActivity(Intent intent) {
startActivity(intent, null);
}
...
public void startActivity(Intent intent, Bundle options) {
if (options != null) {
startActivityForResult(intent, -1, options);
} else {
startActivityForResult(intent, -1);
}
}
...
public void startActivityForResult(Intent intent, int requestCode) {
startActivityForResult(intent, requestCode, null);
}
...
//真正的跳转处理类：
public void startActivityForResult(Intent intent, int requestCode, Bundle options) {
if (mParent == null) {
Instrumentation.ActivityResult ar =
mInstrumentation.execStartActivity(
this, mMainThread.getApplicationThread(), mToken, this,
intent, requestCode, options);
if (ar != null) {
mMainThread.sendActivityResult(
mToken, mEmbeddedID, requestCode, ar.getResultCode(),
ar.getResultData());
}
if (requestCode >= 0) {
...
}
final View decor = mWindow != null ? mWindow.peekDecorView() : null;
if (decor != null) {
decor.cancelPendingInputEvents();
}
} else {
if (options != null) {
mParent.startActivityFromChild(this, intent, requestCode, options);
} else {
mParent.startActivityFromChild(this, intent, requestCode);
}
}
}
可以看到真正处理跳转的是
mInstrumentation.execStartActivity(this,mMainThread.getApplicationThread(), mToken, this,intent, requestCode, options);
那么问题就来了，我们接触不到插件，因此无法复写startActivity转移跳转目标，最后想到了注入Instrumentation,来看看execStartActivity：
/*
* {@hide}
*/
public ActivityResult execStartActivity(
Context who, IBinder contextThread, IBinder token, Activity target,
Intent intent, int requestCode, Bundle options) {
...
}
呵呵，看到了吧，这个方法被隐藏了，不能复写。
那么怎么办呢？我们来试试自定义Instrumentation，强制写一个execStartActivity(
Context who, IBinder contextThread, IBinder token, Activity target,
Intent intent, int requestCode, Bundle options)方法：
/**
* Created by lody on 2015/3/27.
*
* @author Lody
*
* 负责转移插件的跳转目标<br>
* @see android.app.Activity#startActivity(android.content.Intent)
*/
public class LPluginInsrument extends Instrumentation {
Instrumentation pluginIn;
Reflect instrumentRef;
public LPluginInsrument(Instrumentation pluginIn){
this.pluginIn = pluginIn;
instrumentRef = Reflect.on(pluginIn);
}
/**@Override*/
public ActivityResult execStartActivity(
Context who, IBinder contextThread, IBinder token, Activity target,
Intent intent, int requestCode, Bundle options) {
Intent gotoPluginOrHost = new Intent();
ComponentName componentName = intent.getComponent();
if(componentName == null){
return instrumentRef.call("execStartActivity",who,contextThread,token,target,intent,requestCode,options).get();
}
String className = componentName.getClassName();
gotoPluginOrHost.setClass(who, LActivityProxy.class);
gotoPluginOrHost.putExtra(LPluginConfig.KEY_PLUGIN_DEX_PATH, LPluginManager.finalApkPath);
gotoPluginOrHost.putExtra(LPluginConfig.KEY_PLUGIN_ACT_NAME,className);
gotoPluginOrHost.setAction(intent.getAction());
gotoPluginOrHost.setData(intent.getData());
gotoPluginOrHost.setType(intent.getType());
if(Build.VERSION.SDK_INT >= 16)
gotoPluginOrHost.setClipData(intent.getClipData());
gotoPluginOrHost.setFlags(intent.getFlags());
return instrumentRef.call("execStartActivity",who,contextThread,token,target,gotoPluginOrHost,requestCode,options).get();
}
经过实践，这种复写方法是可行的。
到此，一切问题基本解决，开始体验Direct-Load-Apk 带给你的使用this的快感吧！
