Android资源管理框架-------之AssetManager2总述（一）

        Android对于资源管理这个模块的折腾从Android-Lollipop开始就从未停止过：Android-Lollipop引入了Runtime Resources Overlay，但是bug比较多，多得根本不能用；Android-Marshmallow算是修正了这些bug，Runtime Resources Overlay终于可以生效了。然而，从Android-Nougat开始，到Android-Oreo，再到Android-Pie，这三个版本又对整个Android资源管理模块进行了彻彻底底的重构。比如，在Android N中引入了aapt2，将Android资源的编译分成了两个过程：编译和链接，并将之前的架构彻底推翻重建，另外，ResourcesManager类和Resources也大变样，功能增强不少；Android O中引入了AssetManager2，将AssetManager中ResTable相关的概念彻底废除，引入了更加直观的ApkAssets、LoadedArsc、LoadedPackage等概念，并且增加了OverlayManagerService等系统服务。但是在这个版本中，AssetManager2只是增加了相关代码，并未真正启用，真正使用的还是原来的AssetManager；在Android P中，java层引入了ApkAssets相关的接口，AssetManager2真正替换掉了原来的AssetManager；到了android-10，又引入了overlay相关的策略来增加安全控制。至此，Android资源管理模块算是完成了重构。其中AAPT2算是对AAPT的推倒重建，两者之间没有依赖关系，所以我们后面可以不用学习AAPT了，毕竟它只是一个过了时的编译工具（说实话，我还是挺喜欢aapt那种代码风格的，对aapt2的风格却不怎么喜欢）；但AssetManager2和AssetManager相比，并非一个单独的模块，它本身就是继承自AssetManager的（可能是为了兼容吧），它的代码仍然和AssetManager的放在一起，它仍然使用了原来AssetManager中的不少数据结构，所以，前面我们介绍了那么多AssetManager相关的东西，还是非常有必要的。AssetManager2的代码，我们基于目前最新的Android 10来分析。

相同点

        有了前面AssetManager的基础，AssetManager2理解起来就会容易得多。其实在资源的获取方面，AssetManaager2的思路和流程与AssetManager相比，基本是一致的：根据资源id，分别得到PackageId、typeIndex、entryIndex；根据PackageId找到对应PackageGroup的索引，进而得到对应的PackageGroup；从对应的PackageGroup中根据typeIndex拿到该PackageGroup中所有包该类型的资源；遍历这些资源，根据entryIndex，从中选取最符合设备当前配置的entry；如果有资源共享库，还需要查一下DynamicReferenceTable，将动态引用转化为静态引用；如果有必要，还要把得到的静态引用解析一下，大概就是这么个流程。

不同点

        然后，我们重点说说AssetManager2的不同吧。首先就是代码风格了，这个我适应了很久。按道理说，同一个模块的代码，整体风格应该保持一致吧。但看看AssetManager2，再看看AssetManager，我还以为我看错了，感觉就像一个人上半身西装领带，下半身拖鞋裤衩一样，违和感太强了，哈哈。

        我们知道AssetManager在native层，有大量的代码放在ResourceTypes.cpp(以及ResourceTypes.h)中，AssetManager2则对这部分代码做了整理，从中抽取出了部分代码单独存放，这样结构显得清晰了一些。总体来讲，AssetManager的一些关键类比较庞大，而AssetManager2中则对它们做了拆分。

        当然，最重要的在于，AssetManager2的整体架构和AssetManager完全不一样，资源的组织方式也完全不同。在AssetManager中，资源的核心处理逻辑都是放在ResTable这个类中的；而在AssetManager2中，则完全废弃了这个类，而是把资源处理的核心逻辑直接放到了AssetManager2这个类中。同时引入了ApkAssets、LoadedArsc、LoadedPackage等类，来分担原来ResTable的功能。特别是ApkAssets概念的引入，它会直接影响到应用层的API。比如，Android P以及以后的版本中AssetManager类增加了Builder类，应用层也新增了ApkAssets类，用来创建AssetManager对象。也就是说，ApkAssets的概念是从应用到底层贯穿整个资源管理模块的。

新增主要文件

frameworks/base/libs/androidfw/include/androidfw/AssetManager2.h
frameworks/base/libs/androidfw/AssetManager2.cpp
        AssetManager2类是AssetManager的子类，可以认为相当于之前的AssetManager + ResTable，由于没有了ResTable类，所以AssetManager2做了部分ResTable的工作。

frameworks/base/core/java/android/content/res/ApkAssets.java
frameworks/base/libs/androidfw/include/androidfw/ApkAssets.h
frameworks/base/libs/androidfw/ApkAssets.cpp
        一个ApkAssets对应于一个APK包，ApkAssets关注的重点在于这个包里的resources.arsc以及这个APK包对应的idmap文件（如果有的话）。另外，ApkAssets也是AssetManager2中非常重要的概念，之前版本的资源管理模块中没有数据结构与之对应。

frameworks/base/libs/androidfw/include/androidfw/LoadedArsc.h
frameworks/base/libs/androidfw/LoadedArsc.cpp
        这两个文件中定义了两个非常重要的类LoadedArsc和LoadedPackage。一个LoadedArsc对应于一个APK中的resources.arsc文件。我们知道一个resources.arsc中只有两种数据结构，一个是Global String Pool，一个是Package，LoadedArsc的内容也是如此。一个LoadedPackage则对应于一个LoadedArsc中的（或者说resources.arsc中的）Package，我们可以简单认为它相当于之前版本的资源管理模块中的ResTable::Package。

frameworks/base/libs/androidfw/include/androidfw/Idmap.h
frameworks/base/libs/androidfw/Idmap.cpp
        从之前的ResTable中分拆出来的idmap文件解析相关的逻辑被放到了这两个文件中。

frameworks/base/libs/androidfw/include/androidfw/AttributeFinder.h
frameworks/base/libs/androidfw/include/androidfw/AttributeResolution.h
frameworks/base/libs/androidfw/AttributeResolution.cpp
        Theme和style相关，从之前的Theme相关模块中分离出来的，主要用于属性的查找和解析。

关键数据结构

// framework/base/libs/androidfw/include/androidfw/AssetManager2.h
class AssetManager2 {

    //...... 省略非关键代码
    
    //用来存储该AssetManager2已经加载的所有APK包
    std::vector<const ApkAssets*> apk_assets_;
    
    /**
     * 用来将apk_assets_分组，概念和之前的ResTable::PackageGroup一样
     * 主要还是用来处理Runtime Resources Overlay的
     * 但它内部的结构已经完全和ResTable::PackageGroup不一样了
     */
    std::vector<PackageGroup> package_groups_;

    /**
     * 叫package_ids_很容易让人费解，感觉还是叫package_map比较合适
     * 因为它和ResTable::mPackageMap的作用一模一样
     * 它的key表示APK包也就是ApkAssets的id，比如应用是0x7f，系统是0x01等
     * 它的value表示PK包也就是ApkAssets所在的PackageGroup在package_groups_中的索引
     */
    std::array<uint8_t, std::numeric_limits<uint8_t>::max() + 1> package_ids_;

    //表示设备当前的配置信息，相当于ResTable::mParams
    ResTable_config configuration_;

    /**
     * 相当于ResTable::PackageGroup::bags，用来缓存资源的Bag
     * 它的key表示一个资源的id，比如一个style，一个array
     * 它的value 表示已经从resources.arsc中解析出来了的，该资源的所有Bag
     */
    std::unordered_map<uint32_t, util::unique_cptr<ResolvedBag>> cached_bags_;
    
    /**
     * 我们知道当我们获取资源的时候，系统需要选取最符合当前配置的资源
     * 这个过程包括match、isBetterThan、isMore，isMoreSpecificThan等比较过程
     * 这个变量决定是否记录这些过程
     */
    bool resource_resolution_logging_enabled_ = false;
    
    //当resource_resolution_logging_enabled_ == true时，用来记录这个过程用的
    mutable Resolution last_resolution;
}

        其中最核心的是apk_assets_、package_groups_、package_ids_和configuration_这几个成员最为核心，它们在一定程度上代表了AssetManager2中资源的组织方式，资源的加载、查找等过程的实现，也必须依赖这几个成员。我们看到Bag资源的缓存也从ResTable::PackageGroup类被移动到了AssetManager2类。我们先来看看代表一个APK包的ApkAssets：

// framework/base/libs/androidfw/include/androidfw/ApkAssets.h
class ApkAssets {

    //...... 省略非关键代码

    //一个智能指针，表示一个压缩包，也就是我们的APK
    ZipArchivePtr zip_handle_;

    //我们的apk的路径
    const std::string path_;

    //APK的最近一次修改时间
    time_t last_mod_time_;

    //一个智能指针，表示APK中resources.arsc
    std::unique_ptr<Asset> resources_asset_;
    
    //一个智能指针，表示一个idmap文件
    std::unique_ptr<Asset> idmap_asset_;
    
    /**
     * 一个智能指针，表示一个resources.arsc
     * 和resources_asset_的区别在于，resources_asset_是表示APK中的resources.arsc文件
     * 而loaded_arsc_则是对这个文件加载解析后的一个数据结构
     */
    std::unique_ptr<const LoadedArsc> loaded_arsc_;
}

        一个ApkAssets对象包括了一个APK的全部信息，包括动态的（load到内存后的，比如loaded_arsc_）和静态的（文件本身的，比如代表resources.arsc以及idmap文件的Asset）。这也是AssetManager2的一种思想吧，就是所有一个类会包括与之相关的全部信息；而原来的AssetManager则是分开的，动态的信息全部放到ResTable中，静态的信息全部放到ZipSet、SharedZip等数据结构中。idmap文件虽然没有打包在overlay package中，但对于一个overlay package而言，它也是这个包本身的重要部分，所以也就一起记录在ApkAssets对象中了。当然，ApkAssets的概念在java层也同样存在，并且它还是Android Framework API的一部分，当然它只是一个空壳，具体实现还在native层，java层的ApkAssets我们那再以后会说，这里就不啰嗦那么多了，我们接下来看看它的重要成员LoadedArsc：

// framework/base/libs/androidfw/include/androidfw/LoadedArsc.h
class LoadedArsc {

    //...... 省略非关键代码

    //Global String Pool
    ResStringPool global_string_pool_;

    //packages，对应resources.arsc中的类型为RES_TABLE_PACKAGE_TYPE的chunk
    std::vector<std::unique_ptr<const LoadedPackage>> packages_;

    //是否是系统资源
    bool system_ = false;
}

        LoadedArsc非常简单，主要就是一个Global String Pool和多个Package，这和resources.arsc中的内容是一致的。需要说明的是，我们看到从Android Lollipop版本（更早的没确认过）开始，系统就是支持一个resources.arsc中存在多个Package的，但是到现在也并没有哪个应用或者某个系统模块使用了这一特性。至少我还没有见到过哪个resources.arsc是1个Global String Pool + N个package的模式，大家都是一个1个Global String Pool + 1个package。所以，这个特性还是有待充分开发的。当然，难度比较大，因为它涉及到了打包的具体细节，可能还要修改aapt2。

// framework/base/libs/androidfw/include/androidfw/LoadedArsc.h
class LoadedPackage {

    //...... 省略非关键代码

    //Type String Pool
    ResStringPool type_string_pool_;

    //key String Pool
    ResStringPool key_string_pool_;

    //package name 
    std::string package_name_;

    //pacakge id
    int package_id_ = -1;

    /**
     * type Id的偏移量,需要说明的是
     * type Id是从1开始的，如果type_id_offset_的值为2
     * 那么type Id将会从3开始
     */ 
    int type_id_offset_ = 0;

    //该package是否为资源共享库
    bool dynamic_ = false;

    //该package是否为系统资源库
    bool system_ = false;

    //该package是否为overlay pacakge
    bool overlay_ = false;

    //该pacakge是否定义了overlay policy信息
    bool defines_overlayable_ = false;

    /**
     * 对应于resources.arsc中的TypeSpec
     * using TypeSpecPtr = util::unique_cptr;
     */
    ByteBucketArray<TypeSpecPtr> type_specs_;

    //仅作遍历时时使用，可以无视
    ByteBucketArray<uint32_t> resource_ids_;
 
    /**
     * 这个package所引用的资源共享库
     * DynamicPackageEntry就两个成员
     * 一个是资源共享库的name，
     * 一个是资源共享库的id，需要注意的是，这个id是本package编译时
     * 给资源共享库临时分配的id，在运行时由于加载顺序的关系，同一个资源共享库的id可能会
     * 和编译时不一样，所以这中间要有一个转换的过程，这就是DynamicReferenceTable的主要作用
     */
    std::vector<DynamicPackageEntry> dynamic_package_map_;

    //后面的这两个成员都和RRO策略有关，到时候我们会详细说明，这里可以不用太在意
    /**
     * vector中的每一个元素表示一种策略，比如这个package允许相同签名的overlay package
     * 覆盖的所有资源算是一个策略；又比如这个package允许/product分区的overlay package
     * 覆盖的所有资源又是一个策略。std::unordered_set表是这个策略允许覆盖的所有
     * 资源的id
     */
    std::vector<const std::pair<OverlayableInfo, std::unordered_set<uint32_t>>> overlayable_infos_;
    std::unordered_map<std::string, std::string> overlayable_map_;
}

        AssetManager2中还有一个非常重要的结构：AssetManager2::PackageGroup，它的概念和ResTable::PackageGroup相同，都是为了存储RRO中的target package和overlay package而提出的。不过，它的实现和以前已经有了不同：

// framework/base/libs/androidfw/include/androidfw/AssetManager2.h

/**
 * 这个结构体可以认为是一个缓存，为了加快获取资源的速度
 * 代表一个ResTable_typeSpec中，符合设备当前配置的所有ResTable_type
 * 这里的符合表示ResTable_config的match方法返回true
 */
struct FilteredConfigGroup {
    //该ResTable_typeSpec中符合设备当前配置的所有的config
    std::vector<ResTable_config> configurations;
    ///该ResTable_typeSpec中符合设备当前配置的所有的ResTable_type
    std::vector<const ResTable_type*> types;
};

/**
 * 这个结构体我们可以简单理解为LoadedPackage + 缓存
 */
struct ConfiguredPackage {
    // A pointer to the immutable, loaded package info.
    const LoadedPackage* loaded_package_;

    // A mutable AssetManager-specific list of configurations that match the AssetManager's
    // current configuration. This is used as an optimization to avoid checking every single
    // candidate configuration when looking up resources.
    /**
     * 我们在获取资源的时候，要根据设备的当前配置信息，去选择最合适的资源项
     * 这个过程我们之前讲过，要经过match、isBetterThan、isMoreSpecificThan
     * 等比较的过程。现在为了加快获取资源的速度，在加载完资源后，系统就会先选出match
     * 设备当前配置的资源，存放在filtered_configs_中。当我们获取资源的时候，就可以
     * 跳过这个步骤了。filtered_configs_中的每一项代表一个ResTable_typeSpec中
     * 符合设备当前配置的所有ResTable_type
     */
    ByteBucketArray<FilteredConfigGroup> filtered_configs_;
}

//代表一个PackageGroup
struct PackageGroup {
    // The set of packages that make-up this group.
    /**
     * PackageGroup中的所有package（我们可以简单认为就是LoadedPackage对象）
     * 换句话说就是target package 和它的所有overlay package
     * 如果一个Package没有overlay package，那么它应该独占一个PackageGroup
     */
    std::vector<ConfiguredPackage> packages_;

    // The cookies associated with each package in the group. They share the same order as
    // packages_.
    /**
     * ApkAssetsCookie就是一个32位的int值
     * cookies 表示PackageGroup中的所有package（我们可以简单认为就是LoadedPackage对象）
     * 所在的ApkAssets对象在AssetManager2::apk_assets_中的索引
     * 这里需要注意的是，一个ApkAssets对象中是有可能包含多个LoadedPackage对象的
     */
    std::vector<ApkAssetsCookie> cookies_;

    // A library reference table that contains build-package ID to runtime-package ID mappings.
    //DynamicRefTable，就是ResTable::DynamicRefTable.用来保存
    //资源共享库的编译时id和运行时id的映射关系
    DynamicRefTable dynamic_ref_table;
};

        我们看到AssetManager2::PackageGroup和ResTable::PackageGroup相比，概念还是原来的概念，不过实现上有了一些变动：把对Bag资源的缓存移动到了AssetManager2::cached_bags_中，另外为了加快资源的查找速度，AssetManager2::PackageGroup还会提前缓存好符合设备当前配置的资源信息。另外，如果一个resources.arsc中包含了多个package，也就是一个LoadedArsc中包含了多个LoadedPackage的话，那么这些LoadedPackage虽然不一定会被分到同一个AssetManager2::PackageGroup中，但它们的cookie值会是相同的，毕竟它们来自同一个资源包。可能这句话不太好理解，不过没关系，在后面的文章中我们会详细解释的。最后我们看一下AssetManager2中主要的数据结构和resources.arsc中主要数据结构的对应关系：

        图片比较大，建议点击一下，放大了看，这样比较清晰。我们对这个图稍作说明：

• 图中最右面的那个表示一个资源包（我们可以简单理解为一个APK啦，dex什么的请无视）中的主要数据结构
• 剩下的数据结构都是AssetManager2中为了方便资源管理而定义的
• PackageGroup::cookies、AssetManager2::configuration_、ApkAssets::idmap_asset_三个变量我们没有画出其内部的数据结构图。其中PackageGroup::cookies和AssetManager2::configuration_一个表示资源包的索引值，一个表示设备当前的配置信息，很好理解，我们不再详说；ApkAssets::idmap_asset_对应这个资源包的idmap文件（这个时候这个资源包是一个overlay package，idmap文件位于/data/resource-cache/目录下）,我们后面介绍RRO的时候会详说，这里也不再详述。
• 一个AssetManager2中包含多个ApkAssets
• 一个ApkAssets对应一个资源包（也就是APK啦），并且它内部会有一个LoadedArsc
• 一个LoadedArsc对应一个资源包中的resources.arsc文件，它内部会有一个Global String Pool，对应于resources.arsc中的Global String Pool；它内部还会有一个或者多个LoadedPackage
• 一个LoadedPackage对应于resources.arsc中的一个ResTable_package，它内部会有一个Type String Pool、一个Key String Pool、N个typeSpec、一个记录其引用的资源共享库的数据结构（dynamic_package_map_）、一些RRO策略相关的数据结构（overlayable_infos_等），它们都对应于resources.arsc中相应的数据段。
• 一个AssetManager2中还会包含多个PackageGroup对象。PackageGroup在resources.arsc中并没有数据结构与其对应，它是Android为了方便管理RRO中的target package 和它所有overlay packages而定义的一个结构体。target package 和它所有overlay packages会被放到同一个PackageGroup中，它里面会有多个ConfiguredPackage，而每一个ConfiguredPackage中都会有一个LoadedPackage对象作为成员。也就是说，PackageGroup是LoadedPackage除了LoadedArsc–>ApkAssets外的另外一种组织形式，如图中的红色虚线箭头。我们可以认为图中的橙色箭头+黑色箭头是一种组织形式；红色虚箭头+ 黑箭头是另外一种组织形式。当然，PackageGroup中还会记录target package引用的资源共享库的编译时索引和运行时索引之间的映射关系，也就是PackageGroup::dynamic_ref_table。它的生成需要依赖target package中的dynamic_package_map_，自然也就会依赖resources.arsc中的ResTable_lib_header等数据结构。