Android插件化与热修复(五)---DroidPlugin 四大组件的插件化

为什么出现插件化？

• 技术上

由于代码量的增加，App遇到65535问题。

• 业务上

模块解耦，独立开发，独立上线。

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插件化要解决的问题

• 代码加载

ClassLoader机制：可以用此进行类的加载。
组件生命周期管理：对于Android来说，组件是有生命的，所以还需要进行此项任务。

• 资源加载

加载方式：基本大同小异，使用AssetManager的隐藏方法addAssetPath。
管理方式：或者共用一套资源，采用资源分段机制解决冲突；或者独立资源，不同插件管理自己的资源。

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为什么选择360 DroidPlugin 进行介绍？

DroidPlugin Hook了系统几乎所有的Sevice，欺骗了大部分的系统API。
DroidPlugin中，插件是有血有肉的系统管理的真正组件。
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。

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Hook机制

• 参考上上一篇

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Binder代理

• 参考上一篇

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四大组件的插件化

Activity

前言

• 必须明确的问题：

进程间通信需要Binder对象。
插件化技术只能在本进程中做手脚，由于进程隔离的存在，我们对别的进程无能为力。
一般的Activity都是需要在AndroidManifest.xml中显式声明，否则报异常。

启动没有在AndroidManifest.xml中显式声明，但存在于自身APK中的Activity

• Activity启动过程
  Activity的启动过程可以简要的通过下图总结，分为三步：第一步，先从App进程启动Activity；第二步，通过IPC通信，进入系统进程System_server，完成生命周期，堆栈和权限管理等等；第三步，回到App进程完成Activity对象的创建，并回调其生命周期方法。

  
  
  

• 策略
  既然插件中的Activity无法预先在AndroidManifest.xml中显式声明，那么我们可以先在AndroidManifest.xml中，显示声明一个假的Activity；在第一步启动真Activity的时候，将真的Activity替换为假的Activity；然后用其来骗过系统，让系统为我们提供服务（如生命周期，权限管理等）；最后在第三步再将假的Activity替换回插件中真的Activity。
  因此，hook点有两个：第一步和第三步。

• 实施
  1.AndroidManifest.xml中显示声明假的Activity
  2.Hook AMS在本进程的代理对象ActivityManagerNative，针对startActivity方法，将真Activity替换为假Activity
  3.Hook Handler的mCallback对象，在自定义的mCallback对象中，将假Activity还原回真Activity

• 注意
  1.以上过程完成后，插件Activity已具有正常的生命周期。因为，对于生命周期的回调，AMS与App之间，并没有使用Activity，而是使用token标识。token标识已经能够连接真假Activity。
  2.Activity的不同的启动模式也需要支持。
  3.由于IntentFilter的不确定性，所以不支持以IntentFilter的方式启动插件化中的Activity。
  4.本文只是加载自身APK中的类，但一般插件都存在于其他APK中，这种问题如何解决？接下来就来讲一下。

启动没有在AndroidManifest.xml中显示声明，并且存在于外部插件中的Activity

• 思路
  如何将插件的apk或者dex文件告知宿主，让其完成插件类的加载？主要有两种方式：Hook ClassLoader，全盘接管类加载的过程；委托系统，告知系统插件相关信息，让系统帮忙完成加载
• 方式一：全盘接管
  DroidPlugin采用这种方式，Hook点较多，但每个插件都有自己对应的ClassLoader，类的隔离性好，可完成代码的热加载。
• 方式二：系统帮忙
  MutiDex采用这种方式，Hook点较少，简单，但插件和宿主共用宿主的ClassLoader，类的隔离性差，不可完成代码的热加载，可能需要重启进程。

BroadcastReceiver

前言

• 必须明确的问题：

广播分静态广播和动态广播，两种广播的不同造成插件化方式也不同。静态广播需要预注册，注册信息存在PMS中；动态广播不需要预注册，注册信息存在AMS中；

动态广播

• 思路
  不需要预注册，并且生命周期简单，只存活于onReceiver回调中。所以可自行手动控制生命周期。

• 实施
  1.利用ClassLoader机制，加载插件中的Receiver。从而实现注册和发送。
  2.使得插件中的Receiver接收onReceiver回调。从而实现接收。

静态广播

• 思路
  与Activity一样，需要预注册，但却不能与Activity的方式一样完成插件化，因为IntentFilter的存在，宿主无法预知插件中具体使用的IntentFilter。
  因为动态广播可以动态添加IntentFilter，所以可将静态广播转为动态广播，以此方式实现静态广播的插件化。

• 实施
  1.解析插件AndroidManifest.xml，获取receiver标签下面的内容
  2.利用ClassLoader机制，加载插件中的Receiver，并把解析出来的每一个静态Receiver都注册为动态的。从而实现注册和发送。
  3.使得插件中的Receiver接收onReceiver回调。从而实现接收。

• 注意
  因为静态广播转为动态广播，所以会牺牲静态广播的一个优点，即静态广播在进程死亡之后是可以接收广播的。

Service

• Service工作原理
  Service组件的工作原理与Activity的工作原理，在流程上基本一致，都是从APP进程到AMS，然后又从AMS回到APP进程中，在APP主线程中完成相关生命周期的回调。

• 策略
  但Service与Activity却有一个比较大的区别：Activity的生命周期受到用户行为的影响，而Service作为后台任务，用户的操作行为则不会影响其生命周期。用户行为是不确定的，并且只有系统才能感应到，所以，我们在Activity插件化的时候，依然依托于系统对于生命周期的管理；而Service则与用户行为无关，所以生命周期完全可以由我们手动控制，相对于Activity更简单。
  但是简单的手动的操作生命周期也是不够充分的，因为Service还有个进程优先级的概念，并且优先级相对较高，因此我们仍然需要一个能够被系统能够认可的Service组件，依托于它，来得到Service组件所应具备的能力。
  结论是，我们可以效仿DL插件化方案，使用的代理的方式，实现Service的插件化。

• 实施
  1.AndroidManifest.xml中显示声明假的Service，使其承载一个真正Service组件所应具备的能力（如进程优先级）。
  2.Hook AMS在本进程的代理对象ActivityManagerNative，针对startService方法，将真Service替换为假Service。其他方法（stopService等）也基本一致。
  3.以上两步与Activity的插件化基本一致，但第三步就不同了。在假Service的各个生命周期方法中（onStartCommand，onStart等），进行任务分发，执行真Service的onStartCommond，onStart等对应的方法。在分发的过程中，我们不得不注意以下几个问题：首先，为了插件中的所有类都可以被正常访问，需要完成插件的加载；然后，在加载插件的时候，我们存储了插件中所有的Service组件的信息，因此，只需要根据Intent中的Component信息就可以匹配到对应的真Service；接着，就是创建真Service的Java对象，这里注意一下，由于是自己管理生命周期，所以这里我们需要给创建的真Service创建Context对象。最后，执行任务分发，直接执行真Service对应的生命周期方法即可。

• 注意
  1.针对Service的多进程模式的支持，可以声明多个不同进程的假Service。side effect就是同一个进程的所有真Service都挂载在同一个假Service上，如果假Service挂掉，所应依附于它的真Service也同时都挂掉。
  2.以上Service的实现方式与DL插件化方案类似。

ContentProvider

• ContentProvider工作原理
  1.ContentProvider的核心是数据共享，提供CRUD服务，可以完成跨进程的大数据量传输，主要依赖于匿名共享内存(Ashmem)机制。Binder在此只是用来传递文件描述符，支持跨进程共享。另外，与其他三大组件不同，其没有生命周期。
  2.之前阐述的其他三大组件的插件化方案是，只有通过插件系统启动的进程，才能感知到插件中的它们，而Android系统却无法真正的感受到它们，因而第三方的App都无法使用插件的它们。而我们的希望将插件的ContentProvider共享给整个Android系统，这才是它存在的真正意义。
  3.ContentProvider在Android系统启动或者新安装App的时候就完成了信息的注册。
  4.ContentProvider会优先查询本进程，获取其他进程的ContentProvider需要借助AMS。基于这一点，如果只是想把ContentProvider提供给本进程使用，那么插件化方案可以不需要Hook AMS。
  5.ContentProvider有个安装的过程，这个过程可以理解为一层缓存，方便使用ContentProvider时，直接拿取使用。 另外，安装是以进程为单位的（目标进程和本地进程都安装）。
  6.App的启动过程中，ContentProvider就会进行安装，这个安装的时机比Application的onCreate还要早。

• 实施
  1.与Service的插件化几乎是相同：.Hook AMS在本进程的代理对象ActivityManagerNative，拦截getContentProvider方法和publishContentProvider方法，从而实现对于插件ContentProvider的控制。
  2.另外需要注意：进行任务分发的时候，需要制定规则，以拿到真正的插件ContentProvider信息，DroidPlugin将插件信息放在查询参数里面。

• 注意
  ContentProvider的使用频度并不高，插件系统可以考虑不支持，或者轻量支持（只共享给本App，不共享给系统，这样不需要Hook AMS，实现更简单）。

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总结

• 四大组件不过就是一些普通Java类，但如果仅此而已，我们完全可以简单地采用Java的动态加载技术来实现插件化。然后事实并非如此简单，四大组件还有一个重要特性是：其具有生命周期（ContentProvider除外），正是因为如此，我们的插件化实现方案还需要关注如何赋予它们“生命”。这两点，就是我们实现四大组件插件化过程中，所需要重点解决的两点。

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