你知道Android动态加载技术三个关键问题？
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InfoQ 开设新栏目“品味书香”，精选技术书籍的精彩章节，以及分享看完书留下的思考和收获，欢迎大家关注。本文节选自任玉刚著《 Android 开发艺术探索》中的章节“Android 的动态加载技术”，探讨了 Android 动态加载的三个关键问题。
动态加载技术（也叫插件化技术）在技术驱动型的公司中扮演着相当重要的角色，当项目越来越庞大的时候，需要通过插件化来减轻应用的内存和 CPU 占用，还可以实现热插拔，即在不发布新版本的情况下更新某些模块。动态加载是一项很复杂的技术，这里主要介绍动态加载技术中的三个基础性问题，至于完整的动态加载技术的实现请参考笔者发起的开源插件化框架 DL：。项目期间有多位开发人员一起贡献代码。
不同的插件化方案各有各的特色，但是它们都必须要解决三个基础性问题：资源访问、Ac ti vity 生命周期的管理和 ClassLoader 的管理。在介绍它们之前，首先要明白宿主和插件的概念，宿主是指普通的 apk，而插件一般是指经过处理的 dex 或者 apk，在主流的插件化框架中多采用经过特殊处理的 apk 来作为插件，处理方式往往和编译以及打包环节有关，另外很多插件化框架都需要用到代理 Ac TI vity 的概念，插件 Ac TI vity 的启动大多数是借助一个代理 Ac TI vity 来实现的。
1．资源访问
我们知道，宿主程序调起未安装的插件 apk，一个很大的问题就是资源如何访问，具体来说就是插件中凡是以 R 开头的资源都不能访问了。这是因为宿主程序中并没有插件的资源，所以通过 R 来加载插件的资源是行不通的，程序会抛出异常：无法找到某某 id 所对应的资源。
针对这个问题，有人提出了将插件中的资源在宿主程序中也预置一份，这虽然能解决问题，但是这样就会产生一些弊端。首先，这样就需要宿主和插件同时持有一份相同的资源，增加了宿主 apk 的大小；其次，在这种模式下，每次发布一个插件都需要将资源复制到宿主程序中，这意味着每发布一个插件都要更新一下宿主程序，这就和插件化的思想相违背了。
因为插件化的目的就是要减小宿主程序 apk 包的大小，同时降低宿主程序的更新频率并做到自由装载模块，所以这种方法不可取，它限制了插件的线上更新这一重要特性。还有人提供了另一种方式，首先将插件中的资源解压出来，然后通过文件流去读取资源，这样做理论上是可行的，但是实际操作起来还是有很大难度的。首先不同资源有不同的文件流格式，比如图片、XML 等，其次针对不同设备加载的资源可能是不一样的，如何选择合适的资源也是一个需要解决的问题，基于这两点，这种方法也不建议使用，因为它实现起来有较大难度。为了方便地对插件进行资源管理，下面给出一种合理的方式。
我们知道，Ac TI vity 的工作主要是通过 Con te xtImpl 来完成的， Activity 中有一个叫 mBase 的成员变量，它的类型就是 ContextImpl。注意到 Context 中有如下两个抽象方法，看起来是和资源有关的，实际上 Context 就是通过它们来获取资源的。这两个抽象方法的真正实现在 ContextImpl 中，也就是说，只要实现这两个方法，就可以解决资源问题。
| /** 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(); |
下面给出具体的实现方式，首先要加载 apk 中的资源，如下所示。
复制代码
| 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()); | |
| } |
从 loadResources() 的实现可以看出，加载资源的方法是通过反射，通过调用 AssetManager 中的 addAssetPath 方法，我们可以将一个 apk 中的资源加载到 Resources 对象中，由于 addAssetPath 是隐藏 A PI 我们无法直接调用，所以只能通过反射。下面是它的声明，通过注释我们可以看出，传递的路径可以是 zip 文件也可以是一个资源目录，而 apk 就是一个 zip，所以直接将 apk 的路径传给它，资源就加载到 AssetManager 中了。然后再通过 AssetManager 来创建一个新的 Resources 对象，通过这个对象我们就可以访问插件 apk 中的资源了，这样一来问题就解决了。
复制代码
| /** | |
| {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 f ai lure. | |
| {1} | |
| * {@hide} | |
| {1} | |
| */ | |
| public final int addAssetPath(String path) { | |
| synchronized (this) { | |
| int res = addAssetPathNative(path); | |
| makeStringBlocks(mStringBlocks); | |
| return res; | |
| } | |
| } |
接着在代理 Activity 中实现 getAssets() 和 getResources()，如下所示。关于代理 Activity 的含义请参看 DL 开源插件化框架的实现细节，这里不再详细描述了。
复制代码
| @Override | |
| public AssetManager getAssets() { | |
| return mAssetManager == null ? super.getAssets() : mAssetManager; | |
| } | |
| @Override | |
| public Resources getResources() { | |
| return mResources == null ? super.getResources() : mResources; | |
| } |
通过上述这两个步骤，就可以通过 R 来访问插件中的资源了。
2．Activity 生命周期的管理
管理 Activity 生命周期的方式各种各样，这里只介绍两种：反射方式和接口方式。反射的方式很好理解，首先通过 Java 的反射去获取 Activity 的各种生命周期方法，比如 onCreate、onStart、onResume 等，然后在代理 Activity 中去调用插件 Activity 对应的生命周期方法即可，如下所示。
复制代码
| @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(); | |
| } |
使用反射来管理插件 Activity 的生命周期是有缺点的，一方面是反射代码写起来比较复杂，另一方面是过多使用反射会有一定的性能开销。下面介绍接口方式，接口方式很好地解决了反射方式的不足之处，这种方式将 Activity 的生命周期方法提取出来作为一个接口（比如叫 DLPlugin），然后通过代理 Activity 去调用插件 Activity 的生命周期方法，这样就完成了插件 Activity 的生命周期管理，并且没有采用反射，这就解决了性能问题。同时接口的声明也比较简单，下面是 DLPlugin 的声明：
复制代码
| 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(LayoutPar ams pa ram s); | |
| public void onWindowFocusChanged(boolean hasFocus); | |
| public void onBackPressed(); | |
| … | |
| } |
在代理 Activity 中只需要按如下方式即可调用插件 Activity 的生命周期方法，这就完成了插件 Activity 的生命周期的管理。
复制代码
| ... | |
| @Override | |
| protected void onStart() { | |
| mRemoteActivity.onStart(); | |
| super.onStart(); | |
| } | |
| @Override | |
| protected void onRestart() { | |
| mRemoteActivity.onRestart(); | |
| super.onRestart(); | |
| } | |
| @Override | |
| protected void onResume() { | |
| mRemoteActivity.onResume(); | |
| super.onResume(); | |
| } | |
| ... |
通过上述代码应该不难理解接口方式对插件 Activity 生命周期的管理思想，其中 mRemoteActivity 就是 DLPlugin 的实现。
3．插件 ClassLoader 的管理
为了更好地对多插件进行支持，需要合理地去管理各个插件的 DexClassLoader，这样同一个插件就可以采用同一个 ClassLoader 去加载类，从而避免了多个 ClassLoader 加载同一个类时所引发的类型转换错误。在下面的代码中，通过将不同插件的 ClassLoader 存储在一个 HashMap 中，这样就可以保证不同插件中的类彼此互不干扰。
复制代码
| public class DLClassLoader extends DexClassLoader { | |
| private static final String TAG = "DLClassLoader"; | |
| private static final HashMap | |
| = new HashMap | |
| protected DLClassLoader(String dexPath, String opti mi zedDirectory, 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; | |
| } | |
| } |
事实上插件化的技术细节非常多，这绝非一个章节的内容所能描述清楚的，另外插件化作为一种核心技术，需要开发者有较深的开发功底才能够很好地理解，因此本节的内容更多是让读者对插件化开发有一个感性的了解，细节上还需要读者自己去钻研，也可以通过 DL 插件化框架去深入地学习。
