Android插件实例——360 DroidPlugin详解
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之前写过有关于Android 插件方向的文章，解析了一下Android的插件原理与运行方式。很多小伙伴都问我，为什么不把我制作的插件放到Github上，让大家共享一下。
我只能说，大哥啊，这个插件是我在公司研发的时候制作的，商业机密，不能开源啊。
刚好，最近逛github的时候，看到了奇虎360手机助手团队的一个Android插件开源项目。今天，我们就具体的分析一下它的原理与实现逻辑。让大家更清楚的了解，一个Android插件的构造。
360 Android 插件项目 DroidPlugin
这个框架是奇虎360手机助手团队，最近在github上开源出来的Android插件框架。这种精神是很值得鼓励的。
github地址为： https://github.com/Qihoo360/DroidPlugin
好，一下纯属引入了官方的说明：
说明
DroidPlugin是360手机助手在Android系统上实现了一种新的插件机制:
它可以在无需安装、修改的情况下运行APK文件,此机制对改进大型APP的架构，实现多团队协作开发具有一定的好处。
特点
支持Androd 2.3以上系统
插件APK完全不需做任何修改，可以独立安装运行、也可以做插件运行。要以插件模式运行某个APK，你无需重新编译、无需知道其源码。
插件的四大组件完全不需要在Host程序中注册，支持Service、Activity、BroadcastReceiver、ContentProvider四大组件
插件之间、Host程序与插件之间会互相认为对方已经”安装”在系统上了。
API低侵入性：极少的API。HOST程序只是需要一行代码即可集成Droid Plugin
超强隔离：插件之间、插件与Host之间完全的代码级别的隔离：不能互相调用对方的代码。通讯只能使用Android系统级别的通讯方法。
支持所有系统API 资源完全隔离：插件之间、与Host之间实现了资源完全隔离，不会出现资源窜用的情况。
实现了进程管理，插件的空进程会被及时回收，占用内存低。
插件的静态广播会被当作动态处理，如果插件没有运行（即没有插件进程运行），其静态广播也永远不回被触发。
那么这个插件框架，和我们之前所说的插件框架，有什么特点？它的实现方式是什么样的？这里我们从源码来分析一下。
插件原理——DexClassLoader
之前，我们也讨论过，一个Android的apk插件是个什么形式。主要是三点，我总结如下：
- DexLoader动态的加载dex文件进入vm
- AndroidManifest.xml中预注册一些将要使用的四大组件（方法很low，其实有更好的）
- 针对四大组件，分别进行抽象代理，proxy
- Apk安装还需要单独处理native的,so文件。
- 宿主需要处理好Resource，保证R文件的正确使用。
360这个Android插件系统是否和我们之前讨论的类似呢？这里我们从IPluginManagerImpl.java文件中，我们能够看到其真正的安装apk插件的方法——installPackage。具体方法详解如下所示：
/** * @param filepath 插件Apk的路径 * @param flags Flag * */
@Override
public int installPackage(String filepath, int flags) throws RemoteException {
//install plugin
String apkfile = null;
try {
// 验证合法性
PackageManager pm = mContext.getPackageManager();
PackageInfo info = pm.getPackageArchiveInfo(filepath, 0);
if (info == null) {
return PackageManagerCompat.INSTALL_FAILED_INVALID_APK;
}
apkfile = PluginDirHelper.getPluginApkFile(mContext, info.packageName);
if ((flags & PackageManagerCompat.INSTALL_REPLACE_EXISTING) != 0) {
// 新安装的插件
// 停止，删除插件的缓存
forceStopPackage(info.packageName);
if (mPluginCache.containsKey(info.packageName)) {
deleteApplicationCacheFiles(info.packageName, null);
}
new File(apkfile).delete();
Utils.copyFile(filepath, apkfile);
PluginPackageParser parser = new PluginPackageParser(mContext, new File(apkfile));
parser.collectCertificates(0);
PackageInfo pkgInfo = parser.getPackageInfo(PackageManager.GET_PERMISSIONS | PackageManager.GET_SIGNATURES);
// 验证申请的permission，宿主中是否存在，不存在不让安装。
if (pkgInfo != null && pkgInfo.requestedPermissions != null && pkgInfo.requestedPermissions.length > 0) {
for (String requestedPermission : pkgInfo.requestedPermissions) {
boolean b = false;
try {
b = pm.getPermissionInfo(requestedPermission, 0) != null;
} catch (NameNotFoundException e) {
}
if (!mHostRequestedPermission.contains(requestedPermission) && b) {
Log.e(TAG, "No Permission %s", requestedPermission);
new File(apkfile).delete();
return PluginManager.INSTALL_FAILED_NO_REQUESTEDPERMISSION;
}
}
}
// 保存签名
saveSignatures(pkgInfo);
// if (pkgInfo.reqFeatures != null && pkgInfo.reqFeatures.length > 0) {
// for (FeatureInfo reqFeature : pkgInfo.reqFeatures) {
// Log.e(TAG, "reqFeature name=%s,flags=%s,glesVersion=%s", reqFeature.name, reqFeature.flags, reqFeature.getGlEsVersion());
// }
// }
// 拷贝插件中的native库文件。
copyNativeLibs(mContext, apkfile, parser.getApplicationInfo(0));
// opt Dex文件，并使用DexClassLoader动态的载入类代码。
dexOpt(mContext, apkfile, parser);
mPluginCache.put(parser.getPackageName(), parser);
// 回调函数，通知插件安装
mActivityManagerService.onPkgInstalled(mPluginCache, parser, parser.getPackageName());
sendInstalledBroadcast(info.packageName);
return PackageManagerCompat.INSTALL_SUCCEEDED;
} else {
// 以下是插件，覆盖安装的过程。即更新的过程。与新安装类似。不做解释了。
if (mPluginCache.containsKey(info.packageName)) {
return PackageManagerCompat.INSTALL_FAILED_ALREADY_EXISTS;
} else {
forceStopPackage(info.packageName);
new File(apkfile).delete();
Utils.copyFile(filepath, apkfile);
PluginPackageParser parser = new PluginPackageParser(mContext, new File(apkfile));
parser.collectCertificates(0);
PackageInfo pkgInfo = parser.getPackageInfo(PackageManager.GET_PERMISSIONS | PackageManager.GET_SIGNATURES);
if (pkgInfo != null && pkgInfo.requestedPermissions != null && pkgInfo.requestedPermissions.length > 0) {
for (String requestedPermission : pkgInfo.requestedPermissions) {
boolean b = false;
try {
b = pm.getPermissionInfo(requestedPermission, 0) != null;
} catch (NameNotFoundException e) {
}
if (!mHostRequestedPermission.contains(requestedPermission) && b) {
Log.e(TAG, "No Permission %s", requestedPermission);
new File(apkfile).delete();
return PluginManager.INSTALL_FAILED_NO_REQUESTEDPERMISSION;
}
}
}
saveSignatures(pkgInfo);
// if (pkgInfo.reqFeatures != null && pkgInfo.reqFeatures.length > 0) {
// for (FeatureInfo reqFeature : pkgInfo.reqFeatures) {
// Log.e(TAG, "reqFeature name=%s,flags=%s,glesVersion=%s", reqFeature.name, reqFeature.flags, reqFeature.getGlEsVersion());
// }
// }
copyNativeLibs(mContext, apkfile, parser.getApplicationInfo(0));
dexOpt(mContext, apkfile, parser);
mPluginCache.put(parser.getPackageName(), parser);
mActivityManagerService.onPkgInstalled(mPluginCache, parser, parser.getPackageName());
sendInstalledBroadcast(info.packageName);
return PackageManagerCompat.INSTALL_SUCCEEDED;
}
}
} catch (Exception e) {
if (apkfile != null) {
new File(apkfile).delete();
}
handleException(e);
return PackageManagerCompat.INSTALL_FAILED_INTERNAL_ERROR;
}
}以下是dexOpt方法的具体内容，简单的贴一下，不做说明了。
private void dexOpt(Context hostContext, String apkfile, PluginPackageParser parser) throws Exception {
String packageName = parser.getPackageName();
String optimizedDirectory = PluginDirHelper.getPluginDalvikCacheDir(hostContext, packageName);
String libraryPath = PluginDirHelper.getPluginNativeLibraryDir(hostContext, packageName);
ClassLoader classloader = new PluginClassLoader(apkfile, optimizedDirectory, libraryPath, ClassLoader.getSystemClassLoader());
// DexFile dexFile = DexFile.loadDex(apkfile, PluginDirHelper.getPluginDalvikCacheFile(mContext, parser.getPackageName()), 0);
// Log.e(TAG, "dexFile=%s,1=%s,2=%s", dexFile, DexFile.isDexOptNeeded(apkfile), DexFile.isDexOptNeeded(PluginDirHelper.getPluginDalvikCacheFile(mContext, parser.getPackageName())));
}占坑——预注册四大组件
360 Android插件DroidPlugin中，主要的四大组件代理方式还是占坑。这里所说的占坑就是指，在AndroidManifest.xml中预注册以下可能会用到的信息。
ps.这个方式不是特别好。如果大家对为什么要预注册这个问题不是很了解，或者不了解为什么不好。可以看一下我的博客，我会持续更新。 http://blog.csdn.net/yzzst/article/details/45582315
OK，下面是我们从DroidPlugin的Test项目中，截取出来的AndroidManifest.xml代码，我们看看什么叫占坑，怎么占坑。代码如下所示：
<application android:icon="@drawable/ic_launcher" android:label="@string/app_name" android:theme="@style/AppTheme" >
<activity android:name=".MyActivity" android:label="@string/app_name" >
<intent-filter>
<action android:name="android.intent.action.MAIN" />
<category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
</intent-filter>
</activity>
<activity android:name=".ServiceTest1" android:label="服务测试" />
<activity android:name=".ContentProviderTest" android:label="ContentProvider测试" />
<activity android:name=".BroadcastReceiverTest" android:label="广播测试" />
<activity android:name=".NotificationTest" android:label="通知测试" />
<activity android:name=".ServiceTest2" android:label="多进程服务测试" />
<activity android:name=".ContentProviderTest2" android:label="多进程ContentProvider测试" />
<!-- 预声明不同process的Service -->
<service android:name=".Service1" />
<service android:name=".Service2" />
<service android:name=".Service3" android:process=":Process2" />
<service android:name=".Service4" android:process=":Process2" />
<!-- 预声明两种process的Provider -->
<provider android:name=".MyContentProvider1" android:authorities="com.example.ApiTest.MyContentProvider1" />
<provider android:name=".MyContentProvider2" android:authorities="com.example.ApiTest.MyContentProvider2" android:process=":Process2" />
<receiver android:name=".StaticBroadcastReceiver" >
<intent-filter>
<action android:name="com.example.ApiTest.StaticBroadcastReceiver" />
</intent-filter>
</receiver>
<!-- 预声明各种launchMode的Activity -->
<activity android:name=".StandardActivity" android:label="@string/title_activity_standard" />
<activity android:name=".SingleTopActivity" android:label="@string/title_activity_single_top" android:launchMode="singleTop" />
<activity android:name=".SingleTaskActivity" android:label="@string/title_activity_single_task" android:launchMode="singleTask" />
<activity android:name=".SingleInstanceActivity" android:label="@string/title_activity_single_instance" android:launchMode="singleInstance" />
<activity android:name=".ActivityTestActivity" android:label="@string/title_activity_activity_test" >
</activity>
</application>大家都看的出来，虽然简单的插件已经完全够用了。但是这种方式确实不是很好。
Hook 系统API方法
DroidPlugin中最重要的就是，为了让插件中的方法能够正确的调用。DroidPlugin把所有的，方法都在内部Hook并替换掉了。
等等，为什么不能够正确的调用？
因为，这个是一个插件系统，Activity是虚拟Proxy出来的。四大组件，并不是真正的，即Context拿到不一定是真的。系统也不会有此类的回调。所以，很多单例都需要Context才能使用。
比如：InputMethodManager.getInstance(Context context);这时，插件中的代码将不能够直接运行。当然，还有其他原因。
具体的替换和操作方法，我们能够在 HookFactory.java文件中installHook方法中，看到整个DroidPlugin的具体操作如下所示：
public final void installHook(Context context, ClassLoader classLoader) throws Throwable {
installHook(new IClipboardBinderHook(context), classLoader);
//for INotificationManager
installHook(new INotificationManagerBinderHook(context), classLoader);
installHook(new IMountServiceBinder(context), classLoader);
installHook(new IAudioServiceBinderHook(context), classLoader);
installHook(new IContentServiceBinderHook(context), classLoader);
installHook(new IWindowManagerBinderHook(context), classLoader);
if (VERSION.SDK_INT >= VERSION_CODES.LOLLIPOP_MR1) {
installHook(new IGraphicsStatsBinderHook(context), classLoader);
}
if (VERSION.SDK_INT >= VERSION_CODES.KITKAT) {
installHook(new IMediaRouterServiceBinderHook(context), classLoader);
}
if (VERSION.SDK_INT >= VERSION_CODES.LOLLIPOP) {
installHook(new ISessionManagerBinderHook(context), classLoader);
}
if (VERSION.SDK_INT >= VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR2) {
installHook(new IWifiManagerBinderHook(context), classLoader);
}
if (VERSION.SDK_INT >= VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR2) {
installHook(new IInputMethodManagerBinderHook(context), classLoader);
}
installHook(new IPackageManagerHook(context), classLoader);
installHook(new IActivityManagerHook(context), classLoader);
installHook(new PluginCallbackHook(context), classLoader);
installHook(new InstrumentationHook(context), classLoader);
installHook(new LibCoreHook(context), classLoader);
installHook(new SQLiteDatabaseHook(context), classLoader);
}限制和缺陷
Ok，说到最后，还是得称赞一下360。国内大公司开源的使用框架原来越少了。他们的这一举动确实是造福了目前的Android开发者。
但是，对于DroidPlugin来说，目前还存在一下几种不足和缺点：
无法在插件中发送具有自定义资源的Notification，例如： a. 带自定义RemoteLayout的Notification b.
图标通过R.drawable.XXX指定的通知（插件系统会自动将其转化为Bitmap）无法在插件中注册一些具有特殊Intent
Filter的Service、Activity、BroadcastReceiver、ContentProvider等组件以供Android系统、已经安装的其他APP调用。对Activity的LaunchMode支持不够好，Activity
Stack管理存在一定缺陷。Activity的onNewIntent函数可能不会被触发。 （此为BUG，未来会修复）缺乏对Native层的Hook，对某些带native代码的apk支持不好，可能无法运行。比如一部分游戏（cocos2d、unity3d开发的游戏估计都用不了）无法当作插件运行。
当然，看我说的再多，也只是我的个人理解，有兴趣的同学，直接去github clone一份代码阅读阅读吧。
github地址为： https://github.com/Qihoo360/DroidPlugin
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* @author zhoushengtao(周圣韬)
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