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Introduction: Android 动态加载 Apk,热部署,利用 ClassLoader 以及 Activity 代理的方式解决
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DL

开发文档 (Development Help)

English README

使用 Android Stuido 导入项目

APK 动态加载框架(DL)解析

DL 2.0 的新特性

  1. 支持多进程模式,插件可以运行在单独的 DL 进程中(代码在 lab 分支)

  2. 支持插件中的 so 库(代码在 dev 分支)

DL 支持的功能

  1. plugin 无需安装即可由宿主调起。
  2. 支持用 R 访问 plugin 资源
  3. plugin 支持 Activity 和 FragmentActivity(未来还将支持其他组件)
  4. 基本无反射调用
  5. 插件安装后仍可独立运行从而便于调试
  6. 支持 3 种 plugin 对 host 的调用模式:

    (1)无调用(但仍然可以用反射调用)。

    (2)部分调用,host 可公开部分接口供 plugin 调用。 这前两种模式适用于 plugin 开发者无法获得 host 代码的情况。

    (3)完全调用,plugin 可以完全调用 host 内容。这种模式适用于 plugin 开发者能获得 host 代码的情况。

  7. 只需引入 DL 的一个 jar 包即可高效开发插件,DL 的工作过程对开发者完全透明

  8. 支持 android2.x 版本

DL 框架原理

动态加载主要有两个需要解决的复杂问题:资源的访问和 activity 生命周期的管理,除此之外,还有很多坑爹的小问题,而 DL 框架很好地解决了这些问题。需要说明的一点是,我们不可能调起任何一个未安装的 apk,这在技术上是很难实现的,我们调起的 apk 必须受某种规范的约束,只有在这种约束下开发的 apk,我们才能将其调起。

资源管理

我们知道,宿主程序调起未安装的 apk,一个很大的问题就是资源如何访问,具体来说就是,凡是以 R 开头的资源都不能访问了,因为宿主程序中并没有 apk 中的资源,所以通过 R 来加载资源是行不通的,程序会报错: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 apk 中的资源在宿主程序中也 copy 一份,这虽然能解决问题,可以一听起来就很奇怪,首先这样会持有两份资源,会增加宿主程序包的大小,其次,没发布一个插件都需要将资源 copy 到宿主程序中,这样就意味着每发布一个插件都要更新一下宿主程序,这和插件化的思想是相悖的,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。所以这种方法并不可行。还有人提供了一种方式:将 apk 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,还有就是针对不同设备加载的资源可能是不一样的,如果选择合适的资源也是一个需要解决的问题,基于这两点,这种方法不建议使用,因为它实现起来有难度。下面说说本文所采用的方法。

我们知道,activity 的工作主要是由 ContextImpl 来完成的, 它在 activity 中是一个叫做 mBase 的成员变量。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。也即是说,只要我们自己实现这两个方法,就可以解决资源问题了。

/** 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();

下面看一下如何实现这两个方法 首先要加载 apk 中的资源:

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());  
}

说明:加载的方法是通过反射,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 中,由于 addAssetPath 是隐藏 api 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,这个对象就是我们可以使用的 apk 中的资源了,这样我们的问题就解决了。

/** 
 * 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;  
}

其次是要实现那两个抽象方法

@Override  
public AssetManager getAssets() {  
    return mAssetManager == null ? super.getAssets() : mAssetManager;  
}  

@Override  
public Resources getResources() {  
    return mResources == null ? super.getResources() : mResources;  
}

okay,问题搞定。这样一来,在 apk 中就可以通过 R 来访问资源了。

activity 生命周期的管理

为什么会有这个问题,其实很好理解,apk 被宿主程序调起以后,apk 中的 activity 其实就是一个普通的对象,不具有 activity 的性质,因为系统启动 activity 是要做很多初始化工作的,而我们在应用层通过反射去启动 activity 是很难完成系统所做的初始化工作的,所以 activity 的大部分特性都无法使用包括 activity 的生命周期管理,这就需要我们自己去管理。谈到 activity 生命周期,其实就是那几个常见的方法:onCreate、onStart、onResume、onPause 等,由于 apk 中的 activity 不是真正意义上的 activity(没有在宿主程序中注册且没有完全初始化),所以这几个生命周期的方法系统就不会去自动调用了。针对此类问题,采用 Fragment 是一个不错的方法,Fragment 从 3.0 引入,通过 support-v4 包,可以兼容 3.0 以下的 android 版本。Fragment 既有类似于 Activity 的生命周期,又有类似于 View 的界面,将 Fragment 加入到 Activity 中,activity 会自动管理 Fragment 的生命周期,通过第一篇文章我们知道,apk 中的 activity 是通过宿主程序中的代理 activity 启动的,将 Fragment 加入到代理 activity 内部,其生命周期将完全由代理 activity 来管理,但是采用这种方法,就要求 apk 尽量采用 Fragment 来实现,还有就是在做页面跳转的时候有点麻烦,当然关于 Fragment 相关的内容我将在后面再做研究。

大家知道,DL 最开始的时候采用反射去管理 activity 的生命周期,这样存在一些不便,比如反射代码写起来复杂,并且过多使用反射有一定的性能开销。针对这个问题,我们采用了接口机制,将 activity 的大部分生命周期方法提取出来作为一个接口(DLPlugin),然后通过代理 activity(DLProxyActivity)去调用插件 activity 实现的生命周期方法,这样就完成了插件 activity 的生命周期管理,并且没有采用反射,当我们想增加一个新的生命周期方法的时候,只需要在接口中声明一下同时在代理 activity 中实现一下即可

public interface DLPlugin {

    public void onStart();
    public void onRestart();
    public void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent 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(LayoutParams params);
    public void onWindowFocusChanged(boolean hasFocus);
    public void onBackPressed();
    ...
}

在代理类 DLProxyActivity 中的实现

...
    @Override
    protected void onStart() {
        mRemoteActivity.onStart();
        super.onStart();
    }

    @Override
    protected void onRestart() {
        mRemoteActivity.onRestart();
        super.onRestart();
    }

    @Override
    protected void onResume() {
        mRemoteActivity.onResume();
        super.onResume();
    }

    @Override
    protected void onPause() {
        mRemoteActivity.onPause();
        super.onPause();
    }

    @Override
    protected void onStop() {
        mRemoteActivity.onStop();
        super.onStop();
    }
...

插件 apk 的开发规范

文章开头提到,要想成为一个插件 apk,是要满足一定条件的,如下是采用本文机制开发插件 apk 所需要遵循的规范:

  1. 慎用 this(接口除外):因为 this 指向的是当前对象,即 apk 中的 activity,但是由于 activity 已经不是常规意义上的 activity,所以 this 是没有意义的,但是如果 this 表示的是一个接口而不是 context,比如 activity 实现了而一个接口,那么 this 继续有效。

  2. 使用 that:既然 this 不能用,那就用 that,that 是 apk 中 activity 的基类 BaseActivity 中的一个成员,它在 apk 安装运行的时候指向 this,而在未安装的时候指向宿主程序中的代理 activity,anyway,that is better than this。

  3. activity 的成员方法调用问题:原则来说,需要通过 that 来调用成员方法,但是由于大部分常用的 api 已经被重写,所以仅仅是针对部分 api 才需要通过 that 去调用用。同时,apk 安装以后仍然可以正常运行。

  4. 启动新 activity 的约束:启动外部 activity 不受限制,启动 apk 内部的 activity 有限制,首先由于 apk 中的 activity 没注册,所以不支持隐式调用,其次必须通过 BaseActivity 中定义的新方法 startActivityByProxy 和 startActivityForResultByProxy,还有就是不支持 LaunchMode。

  5. 目前暂不支持 Service、BroadcastReceiver 等需要注册才能使用的组件,但广播可以采用代码动态注册。

正在进行的工作

  1. DLIntent 的定义,通过自定义的 intent,来完成 activity 的无约束调起
  2. UI Bus
  3. 一些 android 特性的支持

效果

dl

首先宿主程序运行后,会把位于/mnt/sdcard/DynamicLoadHost 目录下的所有 apk 都加载进来,然后点击列表就可以调起对应的 apk,本文中的 demo 和第一篇文章中的 demo 看起来差不多,实际是有区别的,区别有两点:activity 具有生命周期、加载资源可以用 R,具体的代码实现请大家参见源码。

特别感谢nealgao为本项目设计的 logo。

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Copyright (C) 2014 singwhatiwanna(任玉刚) <singwhatiwanna@gmail.com>

collaborator:田啸,宋思宇

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