Android资源动态加载以及相关原理分析

思考

一般情况下，我们在设计一个插件化框架的时候，要解决的无非是下面几个问题:

四大组件的动态注册
组件相关的类的加载
资源的动态加载

实际上从目前的主流插件化框架来看，都是满足了以上的特点，当然因为Activity是大家最常用到的，因此一些插件化框架便只考虑了对Activity的支持，比如Small框架,从原理上来看，基本都差不多，Hook了系统相关的API来接管自己的加载逻辑，特别是Hook 了AMS(ActivityManagerService)以及ClassLoader这2个，因为这2个控制着四大组件的加载以及运行逻辑，这里的Hook指的是Hook了远端服务在本地进程的代理对象而已，由于进程隔离的存在，是没办法直接Hook远端进程(Xposed可以Hook掉系统服务，暂时不讨论这个)，但根据Binder原理，只需要Hook掉远端进程在本地进程的代理对象即可为我们服务，从而实现我们想要的逻辑，而资源的动态加载仅仅是本地进程的事情，今天我们来简单讨论一下。

动态加载资源例子

下面我们首先通过一个例子来说说，很简单的例子，就是动态加载图片，文本和布局，首先新建一个application的Model，

我们在string.xml加入一个文本，比如:


    "app_name">ResourcesProject

    "dynamic_load">动态加载文本测试

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然后弄一个支付宝的图片用来测试，

然后写一个布局activity_text.xml用来动态加载,代码如下:

"1.0" encoding="utf-8"?>
"http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:orientation="vertical" android:layout_width="match_parent"
    android:gravity="center"
    android:layout_height="match_parent">
    "@+id/text"
        android:text="动态加载布局"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:textSize="20sp"
        android:layout_height="wrap_content" />

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我们将这个项目打包成一个apk文件,命名为plugin.apk，打包文件放在assets目录下面，最后放到SD卡目录下面的plugin目录下面就好，代码如下

public static void copyFileToSD(Context context) {
        try {
            InputStream fis = context.getAssets().open("plugin.apk");
            String sdPath = Environment.getExternalStorageDirectory().getAbsolutePath();
            File file = new File(sdPath, "plugin");
            if (!file.exists()) {
                file.mkdirs();
            }
            OutputStream bos = new FileOutputStream(file.getAbsolutePath() + File.separator + "plugin.apk");
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int readCount = 0;
            while ((readCount = fis.read(buffer)) != -1) {
                bos.write(buffer, 0, readCount);
            }
            bos.flush();
            fis.close();
            bos.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
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当然6.0以上注意一下SD卡权限就好，

好了，已经把apk文件放在sd卡了，现在来加载测试一下吧，下面是代码:

 private void loadPlugResources() {
        try {
            String resourcePath = Environment.getExternalStorageDirectory().toString() + "/plugin/plugin.apk";
            AssetManager mAsset=AssetManager.class.newInstance();
            Method method=mAsset.getClass().getDeclaredMethod("addAssetPath",String.class);
            method.setAccessible(true);
            method.invoke(mAsset,resourcePath);
            /**
             * 构建插件的资源Resources对象
             */
            Resources pluginResources=new Resources(mAsset,getResources().getDisplayMetrics(),getResources().getConfiguration());
            /**
             * 根据apk的文件路径获取插件的包名信息
             */
            PackageInfo packageInfo=getPackageManager().getPackageArchiveInfo(resourcePath, PackageManager.GET_ACTIVITIES);
            //获取资源的id并加载
            int imageId=pluginResources.getIdentifier("alipay","mipmap",packageInfo.packageName);
            int strId = pluginResources.getIdentifier("dynamic_load", "string", packageInfo.packageName);
            int layoutID = pluginResources.getIdentifier("activity_test", "layout", packageInfo.packageName);
            //生成XmlResourceParser
            XmlResourceParser xmlResourceParser=pluginResources.getXml(layoutID);
            imageView.setImageDrawable(pluginResources.getDrawable(imageId));
            textView.setText(pluginResources.getString(strId));
            View view= LayoutInflater.from(this).inflate(xmlResourceParser,null);
            mView.addView(view,0);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
复制代码

我们简单分析一下上面的流程:

1.首先是根据AssetManager 的原理，调用隐藏方法addAssetPath把外部apk文件塞进一个AssetManager ，然后根据

   public Resources(AssetManager assets, DisplayMetrics metrics, Configuration config) {
        this(assets, metrics, config, CompatibilityInfo.DEFAULT_COMPATIBILITY_INFO);
    }

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生成一个插件的Resource对象。

2.根据Resources对象调用getIdentifier方法获取了图片，文本以及布局的id，分别设置图片和文本，再动态加载了一个布局，调用Resources.getXml()方法获取XmlResourceParser 来解析布局，最后再加载布局显示，运行如图;

可以看到已经成功加载显示在界面上了。

动态加载资源原理分析

上面我们看了如何以插件的形式加载外部的资源，实际上无论是加载外部资源，还是加载宿主本身的资源，它们的原理都是相同的，只要我们弄懂了宿主自身的资源是如何加载的，那么对于上面的过程自然也就理解了.

在Android中，当我们需要加载一个资源时，一般都会先通过getResources()方法，得到一个Resources对象，再通过它提供的getXXX方法获取到对应的资源,下面将分析一下具体的调用逻辑，首先是当我们调用在Activity/Service/Application中调用getResources()时，由于它们都继承于ContextWrapper，该方法就会调用到ContextWrapper的getResources()方法，而该方法又会调用它内部的mBase变量的对应方法,

@Override
    public Resources getResources()
    {
        return mBase.getResources();
    }
复制代码

这里的mBase是一个ContextImpl对象，因为Context是一个抽象类，真正的实现是在ContextIImpl里面的，它的getResources()方法，返回的是其内部的成员变量mResources，如下代码:

@Override
    public Resources getResources() {
        return mResources;
    }
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可见是直接返回了一个mResources对象了，那么这个mResources是怎么来的呢，我们可以看到是在ContextImpl的构造函数里面赋值的，代码如下:

private ContextImpl(ContextImpl container, ActivityThread mainThread,
            LoadedApk packageInfo, IBinder activityToken, UserHandle user, boolean restricted,
            Display display, Configuration overrideConfiguration, int createDisplayWithId) {
        mOuterContext = this;

        mMainThread = mainThread;
        mActivityToken = activityToken;
        mRestricted = restricted;

        if (user == null) {
            user = Process.myUserHandle();
        }
        mUser = user;

        mPackageInfo = packageInfo;
        mResourcesManager = ResourcesManager.getInstance();

        final int displayId = (createDisplayWithId != Display.INVALID_DISPLAY)
                ? createDisplayWithId
                : (display != null) ? display.getDisplayId() : Display.DEFAULT_DISPLAY;

        CompatibilityInfo compatInfo = null;
        if (container != null) {
            compatInfo = container.getDisplayAdjustments(displayId).getCompatibilityInfo();
        }
        if (compatInfo == null) {
            compatInfo = (displayId == Display.DEFAULT_DISPLAY)
                    ? packageInfo.getCompatibilityInfo()
                    : CompatibilityInfo.DEFAULT_COMPATIBILITY_INFO;
        }
        mDisplayAdjustments.setCompatibilityInfo(compatInfo);
        mDisplayAdjustments.setConfiguration(overrideConfiguration);

        mDisplay = (createDisplayWithId == Display.INVALID_DISPLAY) ? display
                : ResourcesManager.getInstance().getAdjustedDisplay(displayId, mDisplayAdjustments);
		
		//resources 是由packageInfo(LoadedApk )的getResources()方法获取;
        Resources resources = packageInfo.getResources(mainThread);
        if (resources != null) {
            if (displayId != Display.DEFAULT_DISPLAY
                    || overrideConfiguration != null
                    || (compatInfo != null && compatInfo.applicationScale
                            != resources.getCompatibilityInfo().applicationScale)) {
                resources = mResourcesManager.getTopLevelResources(packageInfo.getResDir(),
                        packageInfo.getSplitResDirs(), packageInfo.getOverlayDirs(),
                        packageInfo.getApplicationInfo().sharedLibraryFiles, displayId,
                        overrideConfiguration, compatInfo);
            }
        }
        //这里赋值
        mResources = resources;
}
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其中packageInfo的类型为LoadedApk，LoadedApk是apk文件在内存中的表示，它内部包含了所关联的ActivityThread以及四大组件，我们在ContextImpl中赋值的其实就是它内部的mResources对象,代码如下: `

  public Resources getResources(ActivityThread mainThread) {
        if (mResources == null) {
            mResources = mainThread.getTopLevelResources(mResDir, mSplitResDirs, mOverlayDirs,
                    mApplicationInfo.sharedLibraryFiles, Display.DEFAULT_DISPLAY, null, this);
        }
        return mResources;
    }
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可以看到如果为null，那么返回mainThread.getTopLevelResources方法，这个是主线程的方法，如果已经有了，那么就直接返回mResources对象，我们来看看主线程的getTopLevelResources方法:

/**
     * Creates the top level resources for the given package.
     */
    Resources getTopLevelResources(String resDir, String[] splitResDirs, String[] overlayDirs,
            String[] libDirs, int displayId, Configuration overrideConfiguration,
            LoadedApk pkgInfo) {
        return mResourcesManager.getTopLevelResources(resDir, splitResDirs, overlayDirs, libDirs,
                displayId, overrideConfiguration, pkgInfo.getCompatibilityInfo());
    }

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这里也是根据安装的apk的目录来获取的，为了更加理解参数，我们来debug一下，如图:

通过debug，我们可以清楚的看到构造Resource对象所必须的参数的来源，因此，只要具备了这些，就可以任意构造，而不管位置是在哪里，因此最终调用的是mResourcesManager的getTopLevelResources方法，其实里面也差不多,主要是创建资源，然后缓存起来,也是利用了AssetManager原理:

 //创建ResourcesKey 
 ResourcesKey key = new ResourcesKey(resDir, displayId, overrideConfigCopy, scale);
//判断缓存，如果有缓存，直接返回，否则才创建
Resources r;
        synchronized (this) {
            // Resources is app scale dependent.
            if (DEBUG) Slog.w(TAG, "getTopLevelResources: " + resDir + " / " + scale);

            WeakReference wr = mActiveResources.get(key);
            r = wr != null ? wr.get() : null;
            //if (r != null) Log.i(TAG, "isUpToDate " + resDir + ": " + r.getAssets().isUpToDate());
            if (r != null && r.getAssets().isUpToDate()) {
                if (DEBUG) Slog.w(TAG, "Returning cached resources " + r + " " + resDir
                        + ": appScale=" + r.getCompatibilityInfo().applicationScale
                        + " key=" + key + " overrideConfig=" + overrideConfiguration);
                return r;
            }
        }

AssetManager assets = new AssetManager();
        // resDir can be null if the 'android' package is creating a new Resources object.
        // This is fine, since each AssetManager automatically loads the 'android' package
        // already.
        if (resDir != null) {
            if (assets.addAssetPath(resDir) == 0) {
                return null;
            }
        }

        if (splitResDirs != null) {
            for (String splitResDir : splitResDirs) {
                if (assets.addAssetPath(splitResDir) == 0) {
                    return null;
                }
            }
        }
  
 // 缓存起来
 mActiveResources.put(key, new WeakReference<>(r));

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下面我们来分析一下资源的管理者ResourcesManager的一些代码:

private static ResourcesManager sResourcesManager;
    private final ArrayMap > mActiveResources =
            new ArrayMap<>();
    private final ArrayMap, WeakReference> mDisplays =
            new ArrayMap<>();

    CompatibilityInfo mResCompatibilityInfo;

    Configuration mResConfiguration;

    public static ResourcesManager getInstance() {
        synchronized (ResourcesManager.class) {
            if (sResourcesManager == null) {
                sResourcesManager = new ResourcesManager();
            }
            return sResourcesManager;
        }
    }
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我们可以看到是一个单例模式，并且有使用了mActiveResources 作为缓存资源对象，sResourcesManager在整个应用程序中只有一个实例的存在，我们上面分析了在创建mResources的时候，是首先判断是否有缓存的，如果有缓存了，则直接返回需要的mResources对象，没有的时候再创建并且存入缓存。

ResourcesKey 和ResourcesImpl 以及 Resources 和AssetManager的关系

上面创建资源的代码中都出现了他们，那他们到底是什么关系呢?

●. Resources其实只是一个代理对象，只是暴露给开发者的一个上层接口，我们平时调用的getResources().getString(),getgetIdentifier方法等都是给开发者直接用的.对于资源的使用者来说，看到的是Resources接口，其实在构建Resources对象时，同时也会创建一个ResourcesImpl对象作为它的成员变量，Resources会调用它来去获取资源,而ResourcesImpl访问资源都是通过AssetManager来完成

●. ResourcesKey 是一个缓存Resources的Key，也就是说对于一个应用程序，可以保存不同的Resource，是否返回之前的Resources对象，取决于ResourcesKey的equals方法是否相等

@Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (!(obj instanceof ResourcesKey)) {
            return false;
        }
        ResourcesKey peer = (ResourcesKey) obj;

        if (!Objects.equals(mResDir, peer.mResDir)) {
            return false;
        }
        if (mDisplayId != peer.mDisplayId) {
            return false;
        }
        if (!mOverrideConfiguration.equals(peer.mOverrideConfiguration)) {
            return false;
        }
        if (mScale != peer.mScale) {
            return false;
        }
        return true;
    }
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● ResourcesImpl ,看到命名，我们已经基本明白了是Resources的实现类，其内部包含了一个AssetManager，所有资源的访问都是通过它的Native方法来实现的

public ResourcesImpl(@NonNull AssetManager assets, @Nullable DisplayMetrics metrics,
            @Nullable Configuration config, @NonNull DisplayAdjustments displayAdjustments) {
        mAssets = assets;
        mMetrics.setToDefaults();
        mDisplayAdjustments = displayAdjustments;
        mConfiguration.setToDefaults();
        updateConfiguration(config, metrics, displayAdjustments.getCompatibilityInfo());
        mAssets.ensureStringBlocks();
    }
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通过构造函数便可以得知mAssets的来源，所有的资源都是通过mAssets访问的，比如:

int getIdentifier(String name, String defType, String defPackage) {
        if (name == null) {
            throw new NullPointerException("name is null");
        }
        try {
            return Integer.parseInt(name);
        } catch (Exception e) {
            // Ignore
        }
        return mAssets.getResourceIdentifier(name, defType, defPackage);
    }
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其他也是类似的。

● AssetManager：作为资源获取的执行者，它是ResourcesImpl的内部成员变量。

通过上面的分析，我们已经知道了资源的访问最终是由AssetManager来完成，在AssetManager的创建过程中我们首先告诉它资源所在的路径，之后它就会去以下的几个地方查看资源，通过反射调用的addAssetPath。动态加载资源的关键，就是如何把包含资源的插件路径添加到AssetManager当中

public final int addAssetPath(String path) {
        synchronized (this) {
            int res = addAssetPathNative(path);
            makeStringBlocks(mStringBlocks);
            return res;
        }
    }
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可以看到Java层的AssetManager只是个包装，真正关于资源处理的所有逻辑，其实都位于native层由C++实现的AssetManager。执行addAssetPath就是解析这个格式，然后构造出底层数据结构的过程。整个解析资源的调用链是:

public final int addAssetPath(String path)

=jni=> android_content_AssetManager_addAssetPath

=> AssetManager::addAssetPath => AssetManager::appendPathToResTable => ResTable::add => ResTable::addInternal => ResTable::parsePackage
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解析的细节比较繁琐，就不细细说明了，有兴趣的可以一层层研究下去。

今天的文章就写到这里，感谢大家阅读。

Android资源动态加载以及相关原理分析

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