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。