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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。

 你知道Android动态加载技术三个关键问题?_设计制作_制造/封装

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。

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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。

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