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Android插件化开发之动态加载技术学习

Android插件化开发之动态加载技术学习http://www.bieryun.com/3890.html

为什么要插件化开发和动态加载呢?我认为原因有三点:

  • 可以实现解耦
  • 可以解除单个dex函数不能超过65535的限制
  • 可以给apk瘦身,比如说360安全卫士,整个安装包才13.7M,对于一个用户量上亿的app这个大小已经很小了,它里面很多功能都是以插件的形式存在的
  • 主要解决三个问题

    1. 如何加载插件apk的资源文件?
    2. 如何调用插件apk的方法?
    3. 如何加载插件中的activity,并且有生命周期?

    第一个问题:如何加载插件apk的资源文件?

    对于第一个问题我们假设有这么一个需求:我们有个app想做类似qq换肤的功能,但是这个皮肤文件很大,如果跟宿主app一起打包的话可能会导致apk包很大,希望通过插件的方式,在用户需要换肤的时候去下载各种皮肤插件,来完成换肤的需求。

    首先要了解一个类:

    • DexClassLoader
    DexClassLoader是一个类加载器,可以用来从.jar和.apk文件中加载class。可以用来加载执行没用和应用程序一起安装的那部分代码。
    构造函数:
    DexClassLoader(
    String dexPath, //被解压的apk路径,不能为空。
    String optimizedDirectory, //解压后的.dex文件的存储路径,不能为空。这个路径强烈建议使用应用程序的私有路径,不要放到sdcard上,否则代码容易被注入攻击。
    String libraryPath, //os库的存放路径,可以为空,若有os库,必须填写。
    ClassLoader parent//父亲加载器,一般为ClassLoader.getSystemClassLoader()。
    )
    
    • AssetManager
      中的内部的方法addAssetPath,
      将插件apk路径传入,从而添加进assetManager中,
      然后通过new Resource把assetManager传入构造方法中,
      可以得到未安装apk对应的Resource对象。
        /**
         * Add an additional set of assets to the asset manager.  This can be
         * either a directory or ZIP file.  Not for use by applications.  Returns
         * the cookie of the added asset, or 0 on failure.
         * {@hide}
         */
        public final int addAssetPath(String path) {
            int res = addAssetPathNative(path);
            return res;
        }
        

    接下来解决这个问题的思路是,先把插件apk下载到本地sd卡上,然后获取这个apk的信息,最后用DexClassLoader动态加载

    第一步,下载插件apk:

    /**
         * 下载插件apk
         * */
        private void downLoadPlugApk() {
            DownloadUtils.get().downloadFile(APK_URL, new File(PLUG_APP_PATH, APK_NAME), new DownLoadListener() {
                @Override
                public void onFail(File file) {
                    runOnUiThread(new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            Toast.makeText(UnInstallActivity.this,"下载失败",Toast.LENGTH_LONG).show();
                        }
                    });
    
                }
    
                @Override
                public void onSucess(File file) {
                    runOnUiThread(new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            btn_download_plug_apk.setText("下载插件apk");
                            Toast.makeText(UnInstallActivity.this,"下载成功",Toast.LENGTH_LONG).show();
                        }
                    });
    
                }
    
                @Override
                public void onProgress(long bytesRead, long contentLength, boolean done) {
                    LogUtils.d("contentLength:"+contentLength+" | bytesRead:"+bytesRead+" | done:"+done);
                    final float persent = (float) bytesRead / contentLength*100;
                    runOnUiThread(new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            btn_download_plug_apk.setText((int)persent+"%");
                        }
                    });
                }
            });
    
        }

    这个插件apk里面有一张图片test.png放在mipmap-xxhdpi目录下,我是先把plugapp.apk文件放在一个服务器上,通过代码下载到sd卡的根目录下面

    第二步,获取plugapk的信息 通过PackageManager的getPackageArchiveInfo方法获得

     /**
         * 获取未安装apk的信息
         * @param context
         * @param apkPath apk文件的path
         * @return
         */
        private String[] getUninstallApkInfo(Context context, String apkPath) {
            String[] info = new String[2];
            PackageManager pm = context.getPackageManager();
            PackageInfo pkgInfo = pm.getPackageArchiveInfo(apkPath, PackageManager.GET_ACTIVITIES);
            if (pkgInfo != null) {
                ApplicationInfo appInfo = pkgInfo.applicationInfo;
                String versionName = pkgInfo.versionName;//版本号
                Drawable icon = pm.getApplicationIcon(appInfo);//图标
                String appName = pm.getApplicationLabel(appInfo).toString();//app名称
                String pkgName = appInfo.packageName;//包名
                info[0] = appName;
                info[1] = pkgName;
            }
            return info;
        }
    
    

    第三步,获取Resource对象

    
        /**
         * @param apkPath
         * @return 得到对应插件的Resource对象
         * 通过得到AssetManager中的内部的方法addAssetPath,
         * 将未安装的apk路径传入从而添加进assetManager中,
         * 然后通过new Resource把assetManager传入构造方法中,进而得到未安装apk对应的Resource对象。
         */
        private Resources getPluginResources(String apkPath) {
            try {
                AssetManager assetManager = AssetManager.class.newInstance();
                Method addAssetPath = assetManager.getClass().getMethod("addAssetPath", String.class);//反射调用方法addAssetPath(String path)
                //第二个参数是apk的路径:Environment.getExternalStorageDirectory().getPath()+File.separator+"plugin"+File.separator+"apkplugin.apk"
                //将未安装的Apk文件的添加进AssetManager中,第二个参数为apk文件的路径带apk名
                addAssetPath.invoke(assetManager, apkPath);
                Resources superRes = this.getResources();
                Resources mResources = new Resources(assetManager, superRes.getDisplayMetrics(), superRes.getConfiguration());
                return mResources;
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return null;
        }

    第四步,通过DexClassLoader获得resid

        /**
         * 加载apk获得内部资源
         * @param apkPath apk路径
         * @throws Exception
         */
        private int getRecourceIdFromPlugApk(String apkPath,String apkPackageName) throws Exception {
            File optimizedDirectoryFile = getDir("dex", Context.MODE_PRIVATE);//在应用安装目录下创建一个名为app_dex文件夹目录,如果已经存在则不创建
            Log.v("zxy", optimizedDirectoryFile.getPath().toString());// /data/data/com.example.dynamicloadapk/app_dex
            //参数:1、包含dex的apk文件或jar文件的路径,2、apk、jar解压缩生成dex存储的目录,3、本地library库目录,一般为null,4、父ClassLoader
            DexClassLoader dexClassLoader = new DexClassLoader(apkPath, optimizedDirectoryFile.getPath(), null, ClassLoader.getSystemClassLoader());
            Class<?> clazz = dexClassLoader.loadClass(apkPackageName + ".R$mipmap");//通过使用apk自己的类加载器,反射出R类中相应的内部类进而获取我们需要的资源id
            Field field = clazz.getDeclaredField("test");//得到名为test的这张图片字段
            int resId = field.getInt(R.id.class);//得到图片id
            return resId;
        }

    第五步,实现换肤效果

      /**
         * 加载资源
         * */
        private void loadPlugResource() {
    
            String[] apkInfo = getUninstallApkInfo(this, PLUG_APP_PATH + "/" + APK_NAME);
            String appName = apkInfo[0];
            String pkgName = apkInfo[1];
            Resources resource = getPluginResources(APK_PATH);
            try {
                int resid = getRecourceIdFromPlugApk(APK_PATH, pkgName);
                activity_un_install.setBackgroundDrawable(resource.getDrawable(resid));
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
    
            }
    
        }
    

    第二个问题:如何调用插件apk的方法?

    根据第一个问题就可以得到答案, 通过DexClassLoader加载类,然后通过反射机制执行类里面的方法

      /**
         * @param apkPath apk路径
         * @throws Exception
         */
        private String runPlugApkMethod(String apkPath,String apkPackageName) throws Exception {
            File optimizedDirectoryFile = getDir("dex", Context.MODE_PRIVATE);//在应用安装目录下创建一个名为app_dex文件夹目录,如果已经存在则不创建
            Log.v("zxy", optimizedDirectoryFile.getPath().toString());// /data/data/com.example.dynamicloadapk/app_dex
            //参数:1、包含dex的apk文件或jar文件的路径,2、apk、jar解压缩生成dex存储的目录,3、本地library库目录,一般为null,4、父ClassLoader
            DexClassLoader dexClassLoader = new DexClassLoader(apkPath, optimizedDirectoryFile.getPath(), null, ClassLoader.getSystemClassLoader());
    //        //通过使用apk自己的类加载器,反射出R类中相应的内部类进而获取我们需要的资源id
    //        Class<?> clazz = dexClassLoader.loadClass(apkPackageName + ".R$mipmap");
    //        Field field = clazz.getDeclaredField("test");//得到名为test的这张图片字段
    //        int resId = field.getInt(R.id.class);//得到图片id
    
            // 使用DexClassLoader加载类
            Class libProvierClazz = dexClassLoader.loadClass(apkPackageName+".TestDynamic");
            //通过反射运行sayHello方法
            Object obj=libProvierClazz.newInstance();
            Method method=libProvierClazz.getMethod("sayHello");
            return (String)method.invoke(obj);
    
        }

    第三个问题:如何加载插件中的activity,并且有生命周期?

    这个问题是最关键的问题,我们知道通过DexClassLoader可以加载插件app里的任何类包括Activity,也可以执行其中的方法,但是Android中的四大组件都有一个特点就是他们有自己的启动流程和生命周期,我们使用DexClassLoader加载进来的Activity是不会涉及到任何启动流程和生命周期的概念,说白了,他就是一个普普通通的类。所以启动肯定会出错。
    这里就要看一下activity的启动流程了,步骤太多就不写了,可以网上搜一下资料或者看《Android源码情景分析》这本书介绍的很详细,一个简单的启动要涉及到30多个步骤。
    加载Activity的时候,有一个很重要的类:LoadedApk.Javaimage
    他内部有一个mClassLoader变量是负责加载一个Apk程序d的,所以可以从这里入手,我们首先要获取这个对象,这个对象在ActivityThread中有实例,
    imageActivityThread类中有一个自己的static对象,然后还有一个ArrayMap存放Apk包名和LoadedApk映射关系的数据结构,那么我们分析清楚了,下面就来通过反射来获取mClassLoader对象。

     private void loadApkClassLoader(DexClassLoader dLoader){
            try{
                String filesDir = this.getCacheDir().getAbsolutePath();
                String libPath = filesDir+File.separator+APK_NAME;
    
                // 配置动态加载环境
                Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod("android.app.ActivityThread", "currentActivityThread", new Class[] {}, new Object[] {});//获取主线程对象 http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/14223493
                //当前apk的包名
                String packageName = this.getPackageName();
                ArrayMap mPackages = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect( "android.app.ActivityThread", currentActivityThread, "mPackages");
                WeakReference wr = (WeakReference) mPackages.get(packageName);
                RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mClassLoader", wr.get(), dLoader);
    
            }catch(Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
    
    
        }

    所以我们是通过将LoadedApk中的mClassLoader替换成我们的DexClassLoader来实现加载plugappActivity的

       /**
         * 运行插件apk
         * */
        private void runPlug() {
            String filesDir = this.getCacheDir().getAbsolutePath();
            String libPath = filesDir+File.separator+APK_NAME;
            loadResources(libPath);
            DexClassLoader loader = new DexClassLoader(libPath, filesDir, filesDir, ClassLoader.getSystemClassLoader());
    //        DexClassLoader loader = new DexClassLoader(libPath, filesDir,null, getClassLoader());
            Class<?> clazz = null;
            try {
                clazz = loader.loadClass("com.demo.plug.MainActivity");
    
                Class rClazz = loader.loadClass("com.demo.plug.R$layout");
                Field field = rClazz.getField("activity_main");
                Integer ojb = (Integer)field.get(null);
    
                View view = LayoutInflater.from(this).inflate(ojb, null);
    
                Method method = clazz.getMethod("setLayoutView", View.class);
                method.invoke(null, view);
                Log.i("demo", "field:"+ojb);
    
                loadApkClassLoader(loader);
    
                Intent intent = new Intent(RunPlugActivity.this, clazz);
                startActivity(intent);
    
            } catch (Throwable e) {
                Log.i("inject","error:"+Log.getStackTraceString(e));
                e.printStackTrace();
            }
    
        }

    说白了就是偷梁换柱,欺骗系统来达到启动插件的目的。360的插件框架就是使用这种技术称之为hook技术,然后通过预先占坑的方式来预注册Activity。携程的这套插件化开发框架则是使用代理的模式来实现启动插件Activity的,所有activity都需要继承自proxy avtivity(proxy avtivity负责管理所有activity的生命周期),它的优点是不需要预先占坑了(不需要预先在宿主的清单文件里注册actvity)缺点是不支持Service和BroadCastReceiver,因为activity的生命周期启动还是比较复杂的,所以个人觉得携程的这套插件化框架实现起来是比较有难度的。

    最后,除了上面这种方式还有两种

    • 通过合并PathClassLoader和DexClassLoader中的dexElements数组,
    • 动态代理加载Activity

    这里只是做了一个最简单的探讨,如果想要做一套插件化开发框架可能要对android的framework层有一个更深入的理解,但是大概原理和思路我觉得是差不多的。

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