前言
我们在开发应用的时候，一般都会引入 SDK，而大部分 SDK 都要求我们在 Application 中初始化，当我们引入的 SDK 越来越多，就会出现 Application 越来越长，如果 SDK 的初始化任务相互依赖，还要处理很多条件判断，这时，如果再来个异步初始化，相信大家都会崩溃。
有人可能会说，我都在主线程按顺序初始化不就行了，当然行，只要老板不来找你麻烦
「小王啊，咱们的 APP 启动时间怎么这么久？」
开个玩笑，可见，一个优秀的启动框架对于 APP 启动性能而言，是多么的重要！
为什么不用 Google 的 StartUp?
说到启动框架，就不得不提 StartUp，毕竟是 Google 官方出品，现有的启动框架，或多或少都有参考 StartUp，这里不再详细介绍，如果对 StartUp 还不了解，可以参考这篇文章 Jetpack系列之App Startup从入门到出家
StartUp 提供了简便的依赖任务初始化功能，但是对于一个复杂项目来说，StartUp 有以下不足
不支持异步任务
如果通过 ContentProvider 启动，所有任务都在主线程执行，如果通过接口启动，所有任务都在同一个线程执行不支持组件化
通过 Class 指定依赖任务，需要引用依赖的模块不支持多进程
无法单独配置任务需要执行的进程不支持启动优先级
虽然可以通过指定依赖来设置优先级，但是过于复杂
一个合格的启动框架是怎么样的？
支持异步任务
减少启动时间的有效手段支持组件化
其实就是解耦，一方面是解耦任务依赖，另一方面是解耦 app 和 module 的依赖支持任务依赖
可以简化我们的任务调度支持优先级
在没有依赖的情况下，允许任务优先执行支持多进程
只在需要的进程中执行初始化任务，可以减轻系统负载，侧面提升 APP 启动速度
收集任务
如果要做到完全解耦，我们可以使用 APT 收集任务
首先定义注解，即任务的一些属性
@Target(AnnotationTarget.CLASS)
@Retention(AnnotationRetention.RUNTIME)
annotation class InitTask(
/**
* 任务名称，需唯一
*/
val name: String,
/**
* 是否在后台线程执行
*/
val background: Boolean = false,
/**
* 优先级，越小优先级越高
*/
val priority: Int = PRIORITY_NORM,
/**
* 任务执行进程，支持主进程、非主进程、所有进程、:xxx、特定进程名
*/
val process: Array = [PROCESS_ALL],
/**
* 依赖的任务
*/
val depends: Array = []
)
-
name作为任务唯一标识，类型为 String 主要是解耦任务依赖 -
background即是否后台执行 -
priority是在主线程、无依赖场景下的执行顺序 -
process指定了任务执行的进程，支持主进程、非主进程、所有进程、:xxx、特定进程名 -
depends指定依赖的任务
任务的属性定义好，还需要一个执行任务的接口
interface IInitTask {
fun execute(application: Application)
}
任务需要收集的信息已经定义好了，那么看一下一个真正的任务长什么样
@InitTask(
name = "main",
process = [InitTask.PROCESS_MAIN],
depends = ["lib"]
)
class MainTask : IInitTask {
override fun execute(application: Application) {
SystemClock.sleep(1000)
Log.e("WCY", "main1 execute")
}
}
还是比较简洁清晰的
接下来需要通过 Annotation Processor 收集任务，然后通过 kotlin poet 写入文件
class TaskProcessor : AbstractProcessor() {
override fun process(annotations: MutableSet?, roundEnv: RoundEnvironment): Boolean {
val taskElements = roundEnv.getElementsAnnotatedWith(InitTask::class.java)
val taskType = elementUtil.getTypeElement("me.wcy.init.api.IInitTask")
/**
* Param type: MutableList
*
* There's no such type as MutableList at runtime so the library only sees the runtime type.
* If you need MutableList then you'll need to use a ClassName to create it.
* [https://github.com/square/kotlinpoet/issues/482]
*/
val inputMapTypeName =
ClassName("kotlin.collections", "MutableList").parameterizedBy(TaskInfo::class.asTypeName())
/**
* Param name: taskList: MutableList
*/
val groupParamSpec = ParameterSpec.builder(ProcessorUtils.PARAM_NAME, inputMapTypeName).build()
/**
* Method: override fun register(taskList: MutableList)
*/
val loadTaskMethodBuilder = FunSpec.builder(ProcessorUtils.METHOD_NAME)
.addModifiers(KModifier.OVERRIDE)
.addParameter(groupParamSpec)
for (element in taskElements) {
val typeMirror = element.asType()
val task = element.getAnnotation(InitTask::class.java)
if (typeUtil.isSubtype(typeMirror, taskType.asType())) {
val taskCn = (element as TypeElement).asClassName()
/**
* Statement: taskList.add(TaskInfo(name, background, priority, process, depends, task));
*/
loadTaskMethodBuilder.addStatement(
"%N.add(%T(%S, %L, %L, %L, %L, %T()))",
ProcessorUtils.PARAM_NAME,
TaskInfo::class.java,
task.name,
task.background,
task.priority,
ProcessorUtils.formatArray(task.process),
ProcessorUtils.formatArray(task.depends),
taskCn
)
}
}
/**
* Write to file
*/
FileSpec.builder(ProcessorUtils.PACKAGE_NAME, "TaskRegister\$$moduleName")
.addType(
TypeSpec.classBuilder("TaskRegister\$$moduleName")
.addKdoc(ProcessorUtils.JAVADOC)
.addSuperinterface(ModuleTaskRegister::class.java)
.addFunction(loadTaskMethodBuilder.build())
.build()
)
.build()
.writeTo(filer)
return true
}
}
看一下生成的文件长什么样
public class TaskRegister$sample : ModuleTaskRegister {
public override fun register(taskList: MutableList): Unit {
taskList.add(TaskInfo("main2", true, 0, arrayOf("PROCESS_ALL"), arrayOf("main1","lib1"),MainTask2()))
taskList.add(TaskInfo("main3", false, -1000, arrayOf("PROCESS_ALL"), arrayOf(), MainTask3()))
taskList.add(TaskInfo("main1", false, 0, arrayOf("PROCESS_MAIN"), arrayOf("lib1"), MainTask()))
}
}
sample 模块收集到了3个任务，TaskInfo 对任务信息做了聚合。
我们知道 APT 可以生成代码，但是无法修改字节码，也就是说我们在运行时想到拿到注入的任务，还需要将收集的任务注入到源码中。
这里可以借助 AutoRegister 帮我们完成注入。
注入前
internal class FinalTaskRegister {
val taskList: MutableList = mutableListOf()
init {
init()
}
private fun init() {}
fun register(register: ModuleTaskRegister) {
register.register(taskList)
}
}
将收集到的任务注入到 init 方法中，注入后的字节码
/* compiled from: FinalTaskRegister.kt */
public final class FinalTaskRegister {
private final List taskList = new ArrayList();
public FinalTaskRegister() {
init();
}
public final List getTaskList() {
return this.taskList;
}
private final void init() {
register(new TaskRegister$sample_lib());
register(new TaskRegister$sample());
}
public final void register(ModuleTaskRegister register) {
Intrinsics.checkNotNullParameter(register, "register");
register.register(this.taskList);
}
}
我们通过 APT 生成的类已经成功的注入到代码中。
小结
至此，我们已经完成了任务的收集，通过 APT 和字节码修改是常见的类收集方案，相比反射，字节码修改没有任何性能的损失。
后来发现 Google 已经推出了新的注解处理框架 ksp，处理速度更快，于是果断尝试了一把，所以有两种注解处理可以选择，GitHub 上有详细介绍。
任务调度
任务调度是启动框架的核心，大家可能听到过
处理依赖任务首先要构建一个「有向无环图」
什么是有向无环图，看下维基百科的介绍
在图论中，如果一个有向图从任意顶点出发无法经过若干条边回到该点，则这个图是一个有向无环图（DAG, Directed Acyclic Graph）。
听起来好像很简单，那么具体怎么实现呢，今天我们抛开高级概念不谈，用代码带大家实现任务的调度。
首先，需要把任务分为两类，有依赖的任务和无依赖的任务。
有依赖的首先检查是否有环，如果有循环依赖，直接 throw，这个可以套用公式 —— 如何判断链表是否有环
如果没有循环依赖，则收集每个任务的被依赖任务，我们称之为子任务，用于当前任务执行完成后，继续执行子任务。
无依赖的最简单，直接按照优先级执行即可。
不知道大家是否有疑问：有依赖的任务什么时候启动？
有依赖的任务，依赖链的叶子端点一定是一个无依赖的任务，因此无依赖的任务执行完成后，就可以开始执行有依赖的任务。
下面用一个小例子来介绍
-
A依赖B、C -
B依赖C -
C无依赖
树形结构
- 分组并梳理子任务
- 有依赖
-
A: 无子任务 -
B: 子任务: [A]
-
- 无依赖
-
C: 子任务: [A,B]
-
- 执行无依赖的任务
C - 更新已完成的任务: [
C] - 检查
C的子任务是否可以执行
-
A: 依赖 [B,C]，已完成任务中不包含B，无法启动 -
B: 依赖 [C]，已完成任务中包含C，可以执行
- 执行任务
B - 重复步骤 3，直到所有任务执行完成
下面我们就用代码来实现
使用递归检查循环依赖
private fun checkCircularDependency(
chain: List,
depends: Set,
taskMap: Map
) {
depends.forEach { depend ->
check(chain.contains(depend).not()) {
"Found circular dependency chain: $chain -> $depend"
}
taskMap[depend]?.let { task ->
checkCircularDependency(chain + depend, task.depends, taskMap)
}
}
}
梳理子任务
task.depends.forEach {
val depend = taskMap[it]
checkNotNull(depend) {
"Can not find task [$it] which depend by task [${task.name}]"
}
depend.children.add(task)
}
执行任务
private fun execute(task: TaskInfo) {
if (isMatchProgress(task)) {
val cost = measureTimeMillis {
kotlin.runCatching {
(task.task as IInitTask).execute(app)
}.onFailure {
Log.e(TAG, "executing task [${task.name}] error", it)
}
}
Log.d(
TAG, "Execute task [${task.name}] complete in process [$processName] " +
"thread [${Thread.currentThread().name}], cost: ${cost}ms"
)
} else {
Log.w( TAG, "Skip task [${task.name}] cause the process [$processName] not match")
}
afterExecute(task.name, task.children)
}
如果进程不匹配直接跳过
继续执行下一个任务
private fun afterExecute(name: String, children: Set) {
val allowTasks = synchronized(completedTasks) {
completedTasks.add(name)
children.filter { completedTasks.containsAll(it.depends) }
}
if (ThreadUtils.isInMainThread()) {
// 如果是主线程，先将异步任务放入队列，再执行同步任务
allowTasks.filter { it.background }.forEach {
launch(Dispatchers.Default) { execute(it) }
}
allowTasks.filter { it.background.not() }.forEach { execute(it) }
} else {
allowTasks.forEach {
val dispatcher = if (it.background) Dispatchers.Default else Dispatchers.Main
launch(dispatcher) { execute(it) }
}
}
}
如果子任务的依赖任务都已经执行完毕，就可以执行了
最后还需要提供一个启动任务的接口，为了支持多进程，这里不能使用 ContentProvider。
小结
通过层层拆解，将复杂的依赖梳理清楚，用通俗易懂的方法，实现任务调度。
源码
https://github.com/wangchenyan/init
另外，我也在 JitPack 上发布了 alpha 版本，欢迎大家尝试
kapt "com.github.wangchenyan.init:init-compiler:1-alpha.1"
implementation "com.github.wangchenyan.init:init-api:1-alpha.1"
详细使用请移步 GitHub
总结
本文以 StartUp 作为引子，阐述依赖任务启动框架还需要具备哪些能力，通过 APT + 字节码注入进行解耦，支持模块化，通过一个简单的模型来表述任务调度具体的实现方式。
希望本文能够让大家了解依赖任务启动框架的核心思想，如果你有好的建议，欢迎评论。
参考
Kotlin + Flow 实现的 Android 应用初始化任务启动库