Android插件化开发get记录:先画点(持续更新)

插件化的应用场景:
1)热部署:热修复
2)动态加载资源:动态换肤
3)四大组件动态加载:模块化开发


1、写一个PluginActivity继承自Activity基类,把Activity基类里面涉及生命周期的方法全都重写一遍,插件中的Activity是没有生命周期的,所以要让插件中的Activity都继承自PluginActivity,这样就有生命周期了。
2、Dex合并就是Android热修复的思想。原生Apk自带的Dex是通过PathClassLoader来加载的,而插件Dex则是通过DexClassLoader来加载的。但有一个顺序问题,是由Davlik的机制决定的,如果宿主Dex和插件Dex都有一个相同命名空间的类的方法,那么先加载哪个Dex,哪个Dex中的这个类的方法将会占山为王,后面其他同名方法都替换了。所以,AndFix热修复就是优先加载插件包中的Dex,从而实现热修复。由于热修复的插件包通常只包括一个类的方法,体量很小,和正常的插件不是一个数量级的,所以只称为热修复补丁包,而不是插件。
3、DexClassLoader 包含有一个dex数组Element[] dexElements,其中每个dex文件是一个Element,当需要加载类的时候会遍历 dexElements,如果找到类则加载,如果找不到从下一个 dex 文件继续查找。
4、把这个插件 dex 插入到 Elements 的最前面,这么做的好处是不仅可以动态的加载一个类,并且由于 DexClassLoader 会优先加载靠前的类,所以我们同时实现了宿主 apk 的热修复功能。
5、在 Java 中,要加载一个类需要用到ClassLoader。
Android 中有三个 ClassLoader, 分别为URLClassLoader、PathClassLoader、DexClassLoader。
1)URLClassLoader 只能用于加载jar文件,但是由于 dalvik 不能直接识别jar,所以在 Android 中无法使用这个加载器。
2)PathClassLoader 它只能加载已经安装的apk。因为 PathClassLoader 只会去读取 /data/dalvik-cache 目录下的 dex 文件。例如我们安装一个包名为com.hujiang.xxx的 apk,那么当 apk 安装过程中,就会在/data/dalvik-cache目录下生产一个名为[email protected]@[email protected]的 ODEX 文件。在使用 PathClassLoader 加载 apk 时,它就会去这个文件夹中找相应的 ODEX 文件,如果 apk 没有安装,自然会报ClassNotFoundException。
3)DexClassLoader 是最理想的加载器。它的构造函数包含四个参数,分别为:
dexPath,指目标类所在的APK或jar文件的路径.类装载器将从该路径中寻找指定的目标类,该类必须是APK或jar的全路径.如果要包含多个路径,路径之间必须使用特定的分割符分隔,特定的分割符可以使用System.getProperty(“path.separtor”)获得.
dexOutputDir,由于dex文件被包含在APK或者Jar文件中,因此在装载目标类之前需要先从APK或Jar文件中解压出dex文件,该参数就是制定解压出的dex 文件存放的路径.在Android系统中,一个应用程序一般对应一个Linux用户id,应用程序仅对属于自己的数据目录路径有写的权限,因此,该参数可以使用该程序的数据路径.
libPath,指目标类中所使用的C/C++库存放的路径
classload,是指该装载器的父装载器,一般为当前执行类的装载器。
6、Android 的DVM不能识别 .class 文件,而只能识别 dex 文件, dex 是对 class 的优化,它对 class 做了极大的压缩。
7、dex 将整个 Android 工程中所有的 class 压缩到一个(或几个) dex 文件中,合并了每个 class 的常量、class 版本信息等,例如每个 class 中都有一个相同的字符串,在 dex 中就只存一份就够了。
8、其实 dalvik 虚拟机也并不是直接读取 dex 文件的,而是在一个 APK 安装的时候,会首先做一次优化,会生成一个 ODEX 文件,即 Optimized dex。 为什么还要优化,依旧是为了效率。
只不过,Class -> dex 是为了平台无关的优化;
而 dex -> odex 则是针对不同平台,不同手机的硬件配置做针对性的优化。在这一过程中,虚拟机在启动优化的时候,会有一个选项就是 verify 选项,当 verify 选项被打开的时候,就会执行一次校验,校验的目的是为了判断,这个类是否有引用其他 dex 中的类,如果没有,那么这个类会被打上一个 CLASS_ISPREVERIFIED 的标志。一旦被打上这个标志,就无法再从其他 dex 中替换这个类了。而这个选项开启,则是由虚拟机控制的。
9、在 Gradle 插件编译过程中,有一个proguardTask,看名字应该就知道他是负责 proguard 任务的,我们可以保存首次执行时的混淆规则(也就是线上出BUG的包),这个混淆规则保存在工程目录中的一个mapping文件,当我们需要执行热修复补丁生成的时候,将线上包的mapping规则拿出来应用到本次编译中,就可以生成混淆后的类跟线上混淆后的类相同的类名的补丁了。具体实现可以看 nuwa 项目的applymapping()方法。
10、activity启动过程
1)每个Activity的启动过程都是通过startActivityForResult() 最终都会调用Instrument.execStartActivity()
2)再由ActivityManagerNative.startActivity() 通过 IPC调用 AMS所在的系统进程的ActivityManagerService.startActivity()
3)最后 系统ams所在的系统进程ActivityStackSupervisor.startActivityLocked(),权限以及安全检查mService.checkPermission。我们的Activity如果不注册就会在这个检查时返回一个没有注册的错误,最后回到应用进程的时候抛出这个没注册的异常。
4)安全校验完成以后,会调app进程的ApplicationThread.scheduleLaunchActivity()
Android插件化开发get记录:先画点(持续更新)
先从App进程调用startActivity;然后通过IPC调用进入系统进程system_server,完成Activity管理以及一些校检工作,最后又回到了APP进程完成真正的Activity对象创建。

10、ApplicationThread实际上是一个Binder对象,是App所在的进程与AMS所在进程system_server系统进程通信的桥梁;在Activity启动的过程中,App进程会频繁地与AMS进程进行通信:
1)App进程会委托AMS进程完成Activity生命周期的管理以及任务栈的管理;这个通信过程AMS是Server端,App进程通过持有AMS的client代理ActivityManagerNative完成通信过程;
2)AMS进程完成生命周期管理以及任务栈管理后,会把控制权交给App进程,让App进程完成Activity类对象的创建,以及生命周期回调;这个通信过程也是通过Binder完成的,App所在server端的Binder对象存在于ActivityThread的内部类ApplicationThread;AMS所在client通过持有IApplicationThread的代理对象完成对于App进程的通信。
http://weishu.me/2016/03/21/understand-plugin-framework-activity-management/
11、Launcher继承于Activity类
12、在Android上当然也可以使用动态加载技术,但是仅仅把类加载进来就足够了吗?Activity,Service等组件是有生命周期的,它们统一由系统服务AMS(ActivityManagerService)管理;使用ClassLoader可以从插件中创建Activity对象,但是,一个没有生命周期的Activity对象有什么用?所以在Android系统上,仅仅完成动态类加载是不够的;我们需要想办法把我们加载进来的Activity等组件交给系统管理,让AMS赋予组件生命周期;这样才算是一个有血有肉的完善的插件化方案。
13、启动Activity确实非常简单,但是Android却有一个限制:必须在AndroidManifest.xml中显示声明使用的Activity。
14、平时我们所说的Application被创建了,onCreate方法被调用了,我们或许并没有意识到我们所说的Application, Activity除了代表Android应用层通常所代表的“组件”之外,它们其实都是普通的Java对象,也是需要被构造函数构造出来的对象的;在这个过程中,我们明白了这些对象到底是如何被创建的。
为什么需要一直与AMS进行通信?哪些操作是在AMS中进行的?其实AMS正如名字所说,管理所有的“活动”,整个系统的Activity堆栈,Activity生命周期回调都是由AMS所在的系统进程system_server帮开发者完成的;Android的Framework层帮忙完成了诸如生命周期管理等繁琐复杂的过程,简化了应用层的开发。
15、Activity启动过程中很多重要的操作(正如上文分析的『必须在AndroidManifest.xml中显式声明要启动的Activity』)都不是在App进程里面执行的,而是在AMS所在的系统进程system_server完成,由于进程隔离的存在,我们对别的进程无能为力;所以这个Hook点就需要花点心思了。
http://weishu.me/2016/03/21/understand-plugin-framework-activity-management/
16、插件化技术听起来高深莫测,实际上要解决的就是两个问题:
1)代码加载 2)资源加载
17、为什么用插件化?
1)从技术上讲,业务逻辑的复杂导致代码量急剧膨胀,各大厂商陆续出到65535方法数的天花板;同时,运营为王的时代对于模块热更新提出了更高的要求。
2)在业务层面上,功能模块的解耦以及维护团队的分离也是大势所趋;各个团队维护着同一个App的不同模块,如果每个模块升级新功能都需要对整个app进行升级,那么发布流程不仅复杂而且效率低下;在讲究小步快跑和持续迭代的移动互联网必将遭到淘汰。
So:国外的FaceBook推出了react-native;而国内各大厂商几乎都选择纯native的插件化技术。可以说,Android的未来必将是react-native和插件化的天下。
18、目前国内开源的较成熟的插件方案有DL和DroidPlugin
19、
1)代码加载
类的加载可以使用Java的ClassLoader机制,但是对于Android来说,并不是说类加载进来就可以用了,很多组件都是有“生命”的;因此对于这些有血有肉的类,必须给它们注入活力,也就是所谓的组件生命周期管理;
另外,如何管理加载进来的类也是一个问题。假设多个插件依赖了相同的类,是抽取公共依赖进行管理还是插件单独依赖?这就是ClassLoader的管理问题;
2)资源加载
资源加载方案大家使用的原理都差不多,都是用AssetManager的隐藏方法addAssetPath;但是,不同插件的资源如何管理?是公用一套资源还是插件独立资源?共用资源如何避免资源冲突?对于资源加载,有的方案共用一套资源并采用资源分段机制解决冲突(要么修改aapt要么添加编译插件);有的方案选择独立资源,不同插件管理自己的资源。
目前国内开源的较成熟的插件方案有DL和DroidPlugin;但是DL方案仅仅对Frameworl的表层做了处理,严重依赖that语法,编写插件代码和主程序代码需单独区分;而DroidPlugin通过Hook增强了Framework层的很多系统服务,开发插件就跟开发独立app差不多;就拿Activity生命周期的管理来说,DL的代理方式就像是牵线木偶,插件只不过是操纵傀儡而已;而DroidPlugin则是借尸还魂,插件是有血有肉的系统管理的真正组件;DroidPlugin Hook了系统几乎所有的Sevice,欺骗了大部分的系统API。
20、进程隔离
进程隔离是为保护操作系统中进程互不干扰而设计的一组不同硬件和软件的技术。这个技术是为了避免进程A写入进程B的情况发生。 进程的隔离实现,使用了虚拟地址空间。进程A的虚拟地址和进程B的虚拟地址不同,这样就防止进程A将数据信息写入进程B。
操作系统的不同进程之间,数据不共享;对于每个进程来说,它都天真地以为自己独享了整个系统,完全不知道其他进程的存在;(有关虚拟地址,请自行查阅)因此一个进程需要与另外一个进程通信,需要某种系统机制才能完成。
21、用户空间访问内核空间的唯一方式就是系统调用
23、内核可以访问用户空间的进程A和进程B的所有数据
22、在Android系统中,这个运行在内核空间的,负责各个用户进程通过Binder通信的内核模块叫做Binder驱动(通过系统调用,用户空间可以访问内核空间,那么如果一个用户空间想与另外一个用户空间进行通信怎么办呢?很自然想到的是让操作系统内核添加支持;传统的Linux通信机制,比如Socket,管道等都是内核支持的;但是Binder并不是Linux内核的一部分,它是怎么做到访问内核空间的呢?Linux的动态可加载内核模块(Loadable Kernel Module,LKM)机制解决了这个问题;模块是具有独立功能的程序,它可以被单独编译,但不能独立运行。它在运行时被链接到内核作为内核的一部分在内核空间运行。这样,Android系统可以通过添加一个内核模块运行在内核空间,用户进程之间的通过这个模块作为桥梁,就可以完成通信了。)
http://weishu.me/2016/01/12/binder-index-for-newer/
24、其中Client、Service和ServiceManager运行在用户空间,是三个独立的进程,而Binder驱动程序运行在内核空间。
25、Binder机制跨进程原理
两个运行在用户空间的进程A和进程B如何完成通信呢?内核可以访问A和B的所有数据;所以,最简单的方式是通过内核做中转;假设进程A要给进程B发送数据,那么就先把A的数据copy到内核空间,然后把内核空间对应的数据copy到B就完成了;用户空间要操作内核空间,需要通过系统调用;刚好,这里就有两个系统调用:copy_from_user, copy_to_user。

但是,Binder机制并不是这么干的。讲这么一段,是说明进程间通信并不是什么神秘的东西。那么,Binder机制是如何实现跨进程通信的呢?

Binder驱动为我们做了一切。

假设Client进程想要调用Server进程的object对象的一个方法add;对于这个跨进程通信过程,我们来看看Binder机制是如何做的。 (通信是一个广泛的概念,只要一个进程能调用另外一个进程里面某对象的方法,那么具体要完成什么通信内容就很容易了。)
首先,Server进程要向SM注册;告诉自己是谁,自己有什么能力;在这个场景就是Server告诉SM,它叫zhangsan,它有一个object对象,可以执行add 操作;于是SM建立了一张表:zhangsan这个名字对应进程Server;

然后Client向SM查询:我需要联系一个名字叫做zhangsan的进程里面的object对象;这时候关键来了:进程之间通信的数据都会经过运行在内核空间里面的驱动,驱动在数据流过的时候做了一点手脚,它并不会给Client进程返回一个真正的object对象,而是返回一个看起来跟object一模一样的代理对象objectProxy,这个objectProxy也有一个add方法,但是这个add方法没有Server进程里面object对象的add方法那个能力;objectProxy的add只是一个傀儡,它唯一做的事情就是把参数包装然后交给驱动。(这里我们简化了SM的流程,见下文)

但是Client进程并不知道驱动返回给它的对象动过手脚,毕竟伪装的太像了,如假包换。Client开开心心地拿着objectProxy对象然后调用add方法;我们说过,这个add什么也不做,直接把参数做一些包装然后直接转发给Binder驱动。

驱动收到这个消息,发现是这个objectProxy;一查表就明白了:我之前用objectProxy替换了object发送给Client了,它真正应该要访问的是object对象的add方法;于是Binder驱动通知Server进程,调用你的object对象的add方法,然后把结果发给我,Sever进程收到这个消息,照做之后将结果返回驱动,驱动然后把结果返回给Client进程;于是整个过程就完成了。

由于驱动返回的objectProxy与Server进程里面原始的object是如此相似,给人感觉好像是直接把Server进程里面的对象object传递到了Client进程;因此,我们可以说Binder对象是可以进行跨进程传递的对象

但事实上我们知道,Binder跨进程传输并不是真的把一个对象传输到了另外一个进程;传输过程好像是Binder跨进程穿越的时候,它在一个进程留下了一个真身,在另外一个进程幻化出一个影子(这个影子可以很多个);Client进程的操作其实是对于影子的操作,影子利用Binder驱动最终让真身完成操作。

理解这一点非常重要;务必仔细体会。另外,Android系统实现这种机制使用的是代理模式, 对于Binder的访问,如果是在同一个进程(不需要跨进程),那么直接返回原始的Binder实体;如果在不同进程,那么就给他一个代理对象(影子);我们在系统源码以及AIDL的生成代码里面可以看到很多这种实现。

另外我们为了简化整个流程,隐藏了SM这一部分驱动进行的操作;实际上,由于SM与Server通常不在一个进程,Server进程向SM注册的过程也是跨进程通信,驱动也会对这个过程进行暗箱操作:SM中存在的Server端的对象实际上也是代理对象,后面Client向SM查询的时候,驱动会给Client返回另外一个代理对象。Sever进程的本地对象仅有一个,其他进程所拥有的全部都是它的代理。

一句话总结就是:Client进程只不过是持有了Server端的代理;代理对象协助驱动完成了跨进程通信。
Android插件化开发get记录:先画点(持续更新)

24、http://weishu.me/page/2/
25、https://yq.aliyun.com/articles/361233?utm_content=m_40296
26、android工程的组件一般分为两种,lib组件和application组件
27、http://blog.****.net/singwhatiwanna/article/details/22597587


组件化:一个project(apk),多个modules
插件话:多个apk:一个宿主apk,多个插件apk