插件化中加载so库解决方案

简介

先简单介绍下，我们知道jni是native层与java层交互的桥梁，有了jni，我们可以通过动态或静态的方式去加载so，从而读取so库中的native逻辑。

常用架构

当我们需要将native代码打包成so库时，我们需要使用ndk-build等命令去生成对应的架构so库，常用的架构如下：
armeabi，armeabi-v7a，x86，mips，arm64-v8a，mips64，x86_64

外部加载与内部加载

打包在apk中的情况，不需要开发者自己去判断ABI，Android系统在安装APK的时候，不会安装APK里面全部的so库文件，而是会根据当前CPU类型支持的ABI，从APK里面拷贝最合适的so库，并保存在APP的内部存储路径的libs 下面。
动态加载外部so的情况下，需要我们判断ABI类型来加载相应的so，Android系统不会帮我们处理。

加载so的两种方式

System.load
参数必须为库文件的绝对路径
使用注意：只能将so放到内部进行绝对路径加载，而不能放置于sd卡，否则会抛异常
System.loadLibrary
参数为库文件名，不包含库文件的扩展名

插件中so加载问题定位

小编写的《实战插件化-MPlugin》使用到了如下加载so方式

    // 步骤1:加载生成的so库文件
    // 注意要跟so库文件名相同
    static {
        System.loadLibrary("hello_jni");
    }

    // 步骤2:定义在JNI中实现的方法
    public native String getFromJNI();

如果仅仅是使用addDexPath方法将插件dex插入到宿主dexElements中，那么插件apk中存在加载so的话，是会抛经典的UnsatisfiedLinkError异常
通过阅读android7.0源码我们发现，当我们调用System.loadLibrary("hello_jni")方法时，会进入如下源码层

System.java
public static void loadLibrary(String libname) {
       Runtime.getRuntime().loadLibrary0(VMStack.getCallingClassLoader(), libname);
}

Runtime.java
synchronized void loadLibrary0(ClassLoader loader, String libname) {
        if (libname.indexOf((int)File.separatorChar) != -1) {
            throw new UnsatisfiedLinkError(
    "Directory separator should not appear in library name: " + libname);
        }
        String libraryName = libname;
        if (loader != null) {
            String filename = loader.findLibrary(libraryName);
            if (filename == null) {
                throw new UnsatisfiedLinkError(loader + " couldn't find \"" +
                                               System.mapLibraryName(libraryName) + "\"");
            }
            String error = doLoad(filename, loader);
            if (error != null) {
                throw new UnsatisfiedLinkError(error);
            }
            return;
        }

而通过如上源码我们会发现当filename为null时，会抛出经典的UnsatisfiedLinkError异常，所以我们继续看loader.findLibrary(libraryName)这个方法，源码如下：

BaseDexClassLoader.java
@Override
public String findLibrary(String name) {
    return pathList.findLibrary(name);
}

DexPathList.java
public String findLibrary(String libraryName) {
    String fileName = System.mapLibraryName(libraryName);
    for (Element element : nativeLibraryPathElements) {
        String path = element.findNativeLibrary(fileName);
        if (path != null) {
            return path;
        }
    }
    return null;
}

通过如上源码我们大概知道了，System.loadLibrary是通过BaseDexClassLoader中的nativeLibraryPathElements数组来遍历查询子element来获得librarypath，所以我们定位到nativeLibraryPathElements，再来看nativeLibraryPathElements是如何生成的，继续往下看源码

DexPathList.java
public DexPathList(ClassLoader definingContext, String dexPath,
            String librarySearchPath, File optimizedDirectory) {
                                              ········
        ArrayList suppressedExceptions = new ArrayList();
        this.dexElements = makeDexElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory,
                                           suppressedExceptions, definingContext);
        this.nativeLibraryDirectories = splitPaths(librarySearchPath, false);
        this.systemNativeLibraryDirectories =
                splitPaths(System.getProperty("java.library.path"), true);
        List allNativeLibraryDirectories = new ArrayList<>(nativeLibraryDirectories);
        allNativeLibraryDirectories.addAll(systemNativeLibraryDirectories);

        this.nativeLibraryPathElements = makePathElements(allNativeLibraryDirectories,
                                                          suppressedExceptions,
                                                          definingContext);
                                              ········
}

通过如上源码我们可以知道原来dexElements和nativeLibraryPathElements是分开的，所以这就是为什么我们明明将插件apk中的dex插入到宿主apk的dexElements中去运行插件apk，而插件apk中因为加载了so从而导致抛出经典的UnsatisfiedLinkError异常。

解决方案

第一种方式：通过DexClassLoader去load取插件apk，我们知道DexClassLoader 中还可以传入libraryPath，该参数就是允许你指定so加载路径，所以实现方式如下：

String librarySearchPath = "/data/data/mplugindemo.shengyuan.com.mplugindemo/mplugin_demo/lib/";
DexClassLoader loader = new DexClassLoader(dexPath, mContext.getCacheDir().getAbsolutePath(),librarySearchPath, mContext.getClassLoader());

然后获得如上loader对象后，如果你的so加载逻辑是在fragment中，而只是为了将插件中的fragment载入到宿主容器中显示，如上方式就可以了，但是如果你是希望去启动插件Activity，由插件Activity去加载so的话，还需要将LoadedApk中的mClassLoader对象替换成如上loader对象。（不建议使用，因为当你使用插件apk跳转到下一个页面的时候，会抛出找不到第三方公共库的异常，除非你重写startActivity，然后load插件dex中的class来启动对应的activity页面）

第二种方式：可以参考小编之前的《剖析ClassLoader深入热修复原理》文章中提到的，在 PathClassLoader 和 BootClassLoader 之间插入一个自定义的MyClassLoader，然后在MyClassLoader中重写findLibrary方法
第三种方式：通过如上阅读定位我们知道，核心点在nativeLibraryPathElements数组，因为我们知道nativeLibraryPathElements数组是通过makePathElements方法构建生成的，所以我们可以通过反射去调用makePathElements方法，将librarySearchPath路径传入，从而获得新的nativeLibraryPathElements数组，然后将新旧合并。
实现方式如下：

 public static void insertNativeLibraryPathElements(File soDirFile,Context context){
        PathClassLoader pathClassLoader = (PathClassLoader) context.getClassLoader();
        Object pathList = getPathList(pathClassLoader);
        if(pathList != null) {
            Field nativeLibraryPathElementsField = null;
            try {

                Method makePathElements;
                Object invokeMakePathElements;
                boolean isNewVersion = Build.VERSION.SDK_INT > Build.VERSION_CODES.N_MR1;
                //调用makePathElements
                makePathElements = isNewVersion?pathList.getClass().getDeclaredMethod("makePathElements", List.class):pathList.getClass().getDeclaredMethod("makePathElements", List.class,List.class,ClassLoader.class);
                makePathElements.setAccessible(true);
                ArrayList suppressedExceptions = new ArrayList<>();
                List nativeLibraryDirectories = new ArrayList<>();
                nativeLibraryDirectories.add(soDirFile);
                List allNativeLibraryDirectories = new ArrayList<>(nativeLibraryDirectories);
                //获取systemNativeLibraryDirectories
                Field systemNativeLibraryDirectoriesField = pathList.getClass().getDeclaredField("systemNativeLibraryDirectories");
                systemNativeLibraryDirectoriesField.setAccessible(true);
                List systemNativeLibraryDirectories = (List) systemNativeLibraryDirectoriesField.get(pathList);
                Log.i("insertNativeLibrary","systemNativeLibraryDirectories "+systemNativeLibraryDirectories);
                allNativeLibraryDirectories.addAll(systemNativeLibraryDirectories);
                invokeMakePathElements = isNewVersion?makePathElements.invoke(pathClassLoader, allNativeLibraryDirectories):makePathElements.invoke(pathClassLoader, allNativeLibraryDirectories,suppressedExceptions,pathClassLoader);
                Log.i("insertNativeLibrary","makePathElements "+invokeMakePathElements);

                nativeLibraryPathElementsField = pathList.getClass().getDeclaredField("nativeLibraryPathElements");
                nativeLibraryPathElementsField.setAccessible(true);
                Object list = nativeLibraryPathElementsField.get(pathList);
                Log.i("insertNativeLibrary","nativeLibraryPathElements "+list);
                Object dexElementsValue = combineArray(list, invokeMakePathElements);
                //把组合后的nativeLibraryPathElements设置到系统中
                nativeLibraryPathElementsField.set(pathList,dexElementsValue);
            } catch (NoSuchFieldException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IllegalAccessException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (NoSuchMethodException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (InvocationTargetException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

注意

需要先解压插件apk，提取apk中的so库，根据Build.CPU_ABI来判断当前适用的so架构，然把对应架构的so库复制到宿主apk对应的data so目录下（/data/data/mplugindemo.shengyuan.com.mplugindemo/mplugin168/lib/arm64-v8a）
已在android7.0、8.0验证通过
实例地址：https://github.com/3332523marco/MPlugin