Direct-Load-apk启动插件的原理

1.前言

 

  在这个移动应用蓬勃发展的时代，追求新颖成为了软件开发的首要纲领，所以应用会自然而然的爆棚（方法数超过了一个 Dex 最大方法数 65535 的上限 ），然后Android插件化也就理所当然的出现了。

  这并不是一篇对于插件化研究的早期文章，但是文章介绍的插件化方式的突破确是可以载入史册的：） 

2、概念

Android 插件化 —— 是指将一个程序划分为不同的部分，比如QQ的皮肤样式就可以看成一个插件。
Android 组件化 —— 这个概念实际跟上面相差不那么明显，组件和插件较大的区别就是：组件是指通用及复用性较高的构件，比如图片缓存就可以看成一个组件被多个 App 共用。
Android 动态加载 —— 这个实际是更高层次的概念，也有叫法是热加载或 Android 动态部署，指容器（App）在运⾏状态下动态加载某个模块，从而新增功能或改变某⼀部分行为。这也是本文所要实现的。

3.相关开源框架

(1)https://github.com/singwhatiwanna/dynamic-load-apk 

这个项目的原理是把一个从ClassLoader中加载的自定义Activity类当成一个Object创建，然后使用一个代理Activity在相应的生命周期调用相应的方法。

  这个项目里有几个问题没解决，一个是 FragmentActivity 或是 ActionBarActiviy 的代理方式不行，因为存在 ClassLoader 冲突问题，必须在插件和宿主中只留下一份Android.support的jar。第二个问题是必须使用that指针代替this，因为直接new的Object不具有Activity特性。

(2)https://github.com/mmin18/AndroidDynamicLoader

这个项目的插件化方式和上面有很大的不同，他不是用代理 Activity 的方式实现的，而是用 Fragment 以及 schema 的方式实现，总体上讲开发有一定的复杂性。

 

(3)https://github.com/houkx/android-pluginmgr 

  这个框架比上面两个都要牛，它不需要对插件有任何约束，可以直接启动一个apk，原理是使用DexMaker的动态热部署生成一个Activity，让这个Activity继承目标插件所在的Activity，这样类名就被固定下来，唯一的改变是继承的父类在改变。虽说使用这个框架加载插件没有约束，但是由于是基于热部署，框架的稳定性就大打折扣了， 其中的OOM问题特别突出，因此实际中能够满足加载体验的只有一些轻量级的小型APK。

 

 

 

 

 

4.更强大的解决方案

  经过数月对Android源码的研究，一款名为Direct-load-apk的插件加载框架终于诞生，这款框架结合了Dynamic-Load-apk 和 PluginMgr 的弱点，使用了新的思路，成功实现了启动普通的apk。

 

  <1>介绍

Direct-load-apk基于注入和伪装的代理机制，通过转接现有的Activity，来实现动态创建和加载插件中的资源和类，因此可以正常使用this指针，而不像Dynamic-Load-apk那样需要使用that指针来代替this。

（框架地址：

github：https://github.com/FinalLody/Direct-Load-apk,

oschina:http://git.oschina.net/lody/Direct-load-apk/)

 

<2>框架解读

有了上面的理论知识，我们来开始深入探讨如何才能真正做到不安装而直接启动apk。

 

主要涉及以下的类：

*com.lody.plugin.LActivityProxy

*com.lody.plugin.LPluginDexLoader

*com.lody.plugin.LPluginInsrument

*com.lody.plugin.bean.LPlugin

 

*LActivityProxy是真正的Activity,在宿主的AndroidManifest.xml中需要声明，所有的插件事务都会转交给它，甚至囊括插件的资源，这一点有点像dynamic-load-apk。 

*LPluginDexLoader负责提取和加载插件apk中的Dex文件，并加载到插件化框架中。

*LPluginInsrument 继承自android.app.Instrumentation ，它的作用极为突出，也是笔者当初克服的难题之一，可以说如果没有它，框架就不能实现插件间跳转。

*com.lody.plugin.bean.LPlugin 负责维护一个插件的信息，由com.lody.plugin.LPluginManager来管理。

 

以前DL的作者等人其实写过挺多文章的，有兴趣的朋友可以先阅读，对于下面的理解有很大的帮助：

http://blog.csdn.net/singwhatiwanna/article/details/40283117

http://blog.csdn.net/singwhatiwanna/article/details/22597587

http://blog.csdn.net/singwhatiwanna/article/details/39937639

http://www.jcodecraeer.com/a/anzhuokaifa/androidkaifa/2014/1207/2123.html

 

下面我们来跳过基础讲讲难点：

 

  读者应该知道,ClassLoader加载的类只能算是一个普通的对象，不具备生命周期，因此如果自己new一个Activity，是没有任何实际意义的，那么为什么系统创建的Activity具有生命周期呢？ 原因很简单，因为系统会将创建的Activity保存下来，进行管理（主要涉及ActivityThread,ActivityManagerService,ActivityManager,ActivityStack。

 

  现在没有生命周期的原因找到了，我们来对症下药，何不使用系统创建的Activity来间接管理我们自己加载的Activity呢？

  如dynamic-load-apk框架所描述的，由于自己创建的Activity并不是真正意义上的Activity，因此this不指向当前dynamic-load-apk的解决办法是让插件继承自定义的Activity，使用that指向代理的Activity，代替this指针，这就是dynamic-load-apk最失败的地方。

 那么这个问题有解决办法吗？答案是有。Direct-Load-apk 就很好的解决了这个问题，我们来看看是怎么解决的：

/开始伪装插件为实体Activity

        proxyRef = Reflect.on(proxy);

        pluginRef = Reflect.on(plugin);

  

            pluginRef.set("mBase", proxy);

            pluginRef.set("mDecor", proxyRef.get("mDecor"));

            pluginRef.set("mTitleColor", proxyRef.get("mTitleColor"));

            pluginRef.set("mWindowManager", proxyRef.get("mWindowManager"));

            pluginRef.set("mWindow", proxy.getWindow());

            pluginRef.set("mManagedDialogs", proxyRef.get("mManagedDialogs"));

            pluginRef.set("mCurrentConfig", proxyRef.get("mCurrentConfig"));

            pluginRef.set("mSearchManager", proxyRef.get("mSearchManager"));

            pluginRef.set("mMenuInflater", proxyRef.get("mMenuInflater"));

            pluginRef.set("mConfigChangeFlags", proxyRef.get("mConfigChangeFlags"));

            pluginRef.set("mIntent", proxyRef.get("mIntent"));

            pluginRef.set("mToken", proxyRef.get("mToken"));

            Instrumentation instrumentation = proxyRef.get("mInstrumentation");

  

            pluginRef.set("mInstrumentation", new LPluginInsrument(instrumentation));

            pluginRef.set("mMainThread", proxyRef.get("mMainThread"));

            pluginRef.set("mEmbeddedID", proxyRef.get("mEmbeddedID"));

            pluginRef.set("mApplication",app == null ? proxy.getApplication() : app);

            pluginRef.set("mComponent", proxyRef.get("mComponent"));

            pluginRef.set("mActivityInfo", proxyRef.get("mActivityInfo"));

            pluginRef.set("mAllLoaderManagers", proxyRef.get("mAllLoaderManagers"));

            pluginRef.set("mLoaderManager", proxyRef.get("mLoaderManager"));

            if (Build.VERSION.SDK_INT >= 13) {

                //在android 3.2 以后，Android引入了Fragment.

                FragmentManager mFragments = proxy.getFragmentManager();

                pluginRef.set("mFragments", mFragments);

                pluginRef.set("mContainer", proxyRef.get("mContainer"));

            }

            if (Build.VERSION.SDK_INT >= 12) {

                //在android 3.0 以后，Android引入了ActionBar.

                pluginRef.set("mActionBar", proxyRef.get("mActionBar"));

            }

  

            pluginRef.set("mUiThread", proxyRef.get("mUiThread"));

            pluginRef.set("mHandler", proxyRef.get("mHandler"));

            pluginRef.set("mInstanceTracker", proxyRef.get("mInstanceTracker"));

            pluginRef.set("mTitle", proxyRef.get("mTitle"));

            pluginRef.set("mResultData", proxyRef.get("mResultData"));

            pluginRef.set("mDefaultKeySsb", proxyRef.get("mDefaultKeySsb"));

       pluginRef.call("attachBaseContext",proxy);

            plugin.getWindow().setCallback(plugin);

读者应该看出来了，我们自己创建的Activity之所以不具备Activity是因为它内部的数据全部为Null，如果我们把它们全部替换成代理的Activity，那么问题是不是迎刃而解了呢？

注意上面最关键的一句话，pluginRef.call("attachBaseContext",proxy);

这一句的作用尤为关键，我们知道，Activity继承自ContextThemeWarpper,ContextThemeWarpper又继承自ContextWarpper,我们不妨阅读它的代码，看透它的本质：

public class ContextWrapper extends Context {

    Context mBase;

  

    public ContextWrapper(Context base) {

        mBase = base;

    }

     

    /**

     * Set the base context for this ContextWrapper.  All calls will then be

     * delegated to the base context.  Throws

     * IllegalStateException if a base context has already been set.

     * 

     * @param base The new base context for this wrapper.

     */

    protected void attachBaseContext(Context base) {

        if (mBase != null) {

            throw new IllegalStateException("Base context already set");

        }

        mBase = base;

}

  

public Context getBaseContext() {

        return mBase;

    }

  

    @Override

    public AssetManager getAssets() {

        return mBase.getAssets();

    }

  

    @Override

    public Resources getResources()

    {

        return mBase.getResources();

    }

  

    @Override

    public PackageManager getPackageManager() {

        return mBase.getPackageManager();

    }

  

    @Override

    public ContentResolver getContentResolver() {

        return mBase.getContentResolver();

    }

  

    @Override

    public Looper getMainLooper() {

        return mBase.getMainLooper();

    }

     

    @Override

    public Context getApplicationContext() {

        return mBase.getApplicationContext();

    }

     

    @Override

    public void setTheme(int resid) {

        mBase.setTheme(resid);

    }

 可以看到，ContextWarpper实际上就是一个包装代理类，它的全部工作都转交其中的mBase来实现，这么做是为了把ContextImp隐藏起来。

 

看到这里，读者应该明白了，pluginRef.call("attachBaseContext",proxy)的作用就是把mBase指向代理的Activity，那么this就能够很好的工作了。

 

 

第二个问题：插件的跳转：

首先来看看Activity的startActivity方法：

    @Override

    public void startActivity(Intent intent) {

        startActivity(intent, null);

    }

...

public void startActivity(Intent intent, Bundle options) {

        if (options != null) {

            startActivityForResult(intent, -1, options);

        } else {

      startActivityForResult(intent, -1);

        }

    }

...

  

   public void startActivityForResult(Intent intent, int requestCode) {

        startActivityForResult(intent, requestCode, null);

}

...

//真正的跳转处理类：

 public void startActivityForResult(Intent intent, int requestCode, Bundle options) {

        if (mParent == null) {

            Instrumentation.ActivityResult ar =

                mInstrumentation.execStartActivity(

                    this, mMainThread.getApplicationThread(), mToken, this,

                    intent, requestCode, options);

            if (ar != null) {

                mMainThread.sendActivityResult(

                    mToken, mEmbeddedID, requestCode, ar.getResultCode(),

                    ar.getResultData());

            }

            if (requestCode >= 0) {

               ...

            }

  

            final View decor = mWindow != null ? mWindow.peekDecorView() : null;

            if (decor != null) {

                decor.cancelPendingInputEvents();

            }

                    } else {

            if (options != null) {

                mParent.startActivityFromChild(this, intent, requestCode, options);

            } else {

                 

                mParent.startActivityFromChild(this, intent, requestCode);

            }

        }

    }

可以看到真正处理跳转的是mInstrumentation.execStartActivity(this,mMainThread.getApplicationThread(), mToken, this,intent, requestCode, options);

那么问题就来了，我们接触不到插件，因此无法复写startActivity转移跳转目标，最后想到了注入Instrumentation,来看看execStartActivity：

/*

 * {@hide}

 */

    public ActivityResult execStartActivity(

            Context who, IBinder contextThread, IBinder token, Activity target,

            Intent intent, int requestCode, Bundle options) {

...

}

呵呵，看到了吧，这个方法被隐藏了，不能复写。
那么怎么办呢？我们来试试自定义Instrumentation，强制写一个execStartActivity(
            Context who, IBinder contextThread, IBinder token, Activity target,
            Intent intent, int requestCode, Bundle options)方法：
/**

 * Created by lody  on 2015/3/27.

 *

 * @author Lody

 *

 * 负责转移插件的跳转目标


 * @see android.app.Activity#startActivity(android.content.Intent)

 */

  

public class LPluginInsrument extends Instrumentation {

    Instrumentation pluginIn;

    Reflect instrumentRef;

    public LPluginInsrument(Instrumentation pluginIn){

        this.pluginIn = pluginIn;

        instrumentRef = Reflect.on(pluginIn);

    }

  

    /**@Override*/

    public ActivityResult execStartActivity(

            Context who, IBinder contextThread, IBinder token, Activity target,

            Intent intent, int requestCode, Bundle options) {

  

        Intent gotoPluginOrHost = new Intent();

        ComponentName componentName = intent.getComponent();

        if(componentName == null){

            return instrumentRef.call("execStartActivity",who,contextThread,token,target,intent,requestCode,options).get();

        }

        String className = componentName.getClassName();

        gotoPluginOrHost.setClass(who, LActivityProxy.class);

        gotoPluginOrHost.putExtra(LPluginConfig.KEY_PLUGIN_DEX_PATH, LPluginManager.finalApkPath);

        gotoPluginOrHost.putExtra(LPluginConfig.KEY_PLUGIN_ACT_NAME,className);

  

        gotoPluginOrHost.setAction(intent.getAction());

        gotoPluginOrHost.setData(intent.getData());

        gotoPluginOrHost.setType(intent.getType());

        if(Build.VERSION.SDK_INT >= 16)

            gotoPluginOrHost.setClipData(intent.getClipData());

        gotoPluginOrHost.setFlags(intent.getFlags());

  

        return instrumentRef.call("execStartActivity",who,contextThread,token,target,gotoPluginOrHost,requestCode,options).get();

  

    }
 
  
 
  
 经过实践，这种复写方法是可行的。
 
  
  
 
  
 到此，一切问题基本解决，开始体验Direct-Load-Apk 带给你的使用this的快感吧！