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最近幾年移動(dòng)開(kāi)發(fā)業(yè)界興起了「 插件化技術(shù) 」的旋風(fēng),各個(gè)大廠都推出了自己的插件化框架,各種開(kāi)源框架都評(píng)價(jià)自身功能優(yōu)越性,令人目不暇接。隨著公司業(yè)務(wù)快速發(fā)展,項(xiàng)目增多,開(kāi)發(fā)資源卻有限,如何能在有限資源內(nèi)滿足需求和項(xiàng)目的增長(zhǎng),同時(shí)又能快速響應(yīng)問(wèn)題和迭代新需求,這就是一個(gè)矛盾點(diǎn)。此時(shí),插件化技術(shù)正好風(fēng)生水起,去了解各個(gè)主流框架實(shí)現(xiàn)思路,看看能對(duì)目前工作是否有幫助,是很有必要的。

主要分為以下幾個(gè)部分
插件化介紹
百度百科里是這么定義插件的:「 是一種遵循一定規(guī)范的應(yīng)用程序接口編寫(xiě)出來(lái)的程序,只能運(yùn)行在程序規(guī)定的系統(tǒng)平臺(tái)下,而不能脫離指定的平臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行?!梗簿褪钦f(shuō),插件可以提供一種動(dòng)態(tài)擴(kuò)展能力,使得應(yīng)用程序在運(yùn)行時(shí)加載原本不屬于該應(yīng)用的功能,并且做到動(dòng)態(tài)更新和替換。
那么在 Android 中,何為「 插件化 」,顧名思義,就是把一些核心復(fù)雜依賴度高的業(yè)務(wù)模塊封裝成獨(dú)立的插件,然后根據(jù)不同業(yè)務(wù)需求進(jìn)行不同組合,動(dòng)態(tài)進(jìn)行替換,可對(duì)插件進(jìn)行管理、更新,后期對(duì)插件也可進(jìn)行版本管理等操作。在插件化中有兩個(gè)概念需要講解下:
宿主
所謂宿主,就是需要能提供運(yùn)行環(huán)境,給資源調(diào)用提供上下文環(huán)境,一般也就是我們主 APK ,要運(yùn)行的應(yīng)用,它作為應(yīng)用的主工程所在,實(shí)現(xiàn)了一套插件的加載和管理的框架,插件都是依托于宿主的APK而存在的。
插件
插件可以想象成每個(gè)獨(dú)立的功能模塊封裝為一個(gè)小的 APK ,可以通過(guò)在線配置和更新實(shí)現(xiàn)插件 APK 在宿主 APK 中的上線和下線,以及動(dòng)態(tài)更新等功能。
那么為何要使用插件化技術(shù),它有何優(yōu)勢(shì),能給我們帶來(lái)什么樣好處,這里簡(jiǎn)單列舉了以下幾點(diǎn):
入門(mén)知識(shí)
首先我們要知道插件化技術(shù)是屬于比較復(fù)雜一個(gè)領(lǐng)域,復(fù)雜點(diǎn)在于它涉及知識(shí)點(diǎn)廣泛,不僅僅是上層做應(yīng)用架構(gòu)能力,還要求我們對(duì) Android 系統(tǒng)底層知識(shí)需要有一定的認(rèn)知,這里簡(jiǎn)單羅列了其中會(huì)涉及的知識(shí)點(diǎn):
首先,要介紹的是 Binder ,我們都知道 Android 多進(jìn)程通信核心就是 Binder ,如果沒(méi)有它真的寸步難行。 Binder 涉及兩層技術(shù),你可以認(rèn)為它是一個(gè)中介者模式,在客戶端和服務(wù)器端之間, Binder 就起到中介的作用。如果要實(shí)現(xiàn)四大組件的插件化,就需要在 Binder 上做修改, Binder 服務(wù)端的內(nèi)容沒(méi)辦法修改,只能改客戶端的代碼,而且四大組件的每個(gè)組件的客戶端都不一樣,這個(gè)就需要深入研究了。學(xué)習(xí)Binder的最好方式是 AIDL ,這方面在網(wǎng)上有很多資料,最簡(jiǎn)單的方式就是自己寫(xiě)個(gè) aidl 文件自動(dòng)生成一個(gè) Java 類,然后去查看這個(gè)Java類的每個(gè)方法和變量,然后再去看四大組件,其實(shí)都是跟 AIDL 差不多的實(shí)現(xiàn)方式。
其次,是 App 打包的流程。代碼寫(xiě)完了,執(zhí)行一次打包操作,中途經(jīng)歷了資源打包、 Dex 生成、簽名等過(guò)程。其中最重要的就是資源的打包,即 AAPT 這一步,如果宿主和插件的資源id沖突,一種解決辦法就是在這里做修改。
第三,App 在手機(jī)上的安裝流程也很重要。熟悉安裝流程不僅對(duì)插件化有幫助,在遇到安裝 Bug 的時(shí)候也非常重要。手機(jī)安裝 App 的時(shí)候,經(jīng)常會(huì)有下載異常,提示資源包不能解析,這時(shí)需要知道安裝 App 的這段代碼在什么地方,這只是第一步。第二步需要知道, App 下載到本地后,具體要做哪些事情。手機(jī)有些目錄不能訪問(wèn), App 下載到本地之后,放到哪個(gè)目錄下,然后會(huì)生成哪些文件。插件化有個(gè)增量更新的概念,如何下載一個(gè)增量包,從本地具體哪個(gè)位置取出一個(gè)包,這個(gè)包的具體命名規(guī)則是什么,等等。這些細(xì)節(jié)都必須要清楚明白。
第四,是 App 的啟動(dòng)流程。 Activity 啟動(dòng)有幾種方式?一種是寫(xiě)一個(gè) startActivity ,第二種是點(diǎn)擊手機(jī) App ,通過(guò)手機(jī)系統(tǒng)里的 Launcher 機(jī)制,啟動(dòng) App 里默認(rèn)的 Activity 。通常, App 開(kāi)發(fā)人員喜聞樂(lè)見(jiàn)的方式是第二種。那么第一種方式的啟動(dòng)原理是什么呢?另外,啟動(dòng)的時(shí)候,Main 函數(shù)在哪里?這個(gè) Main 函數(shù)的位置很重要,我們可以對(duì)它所在的類做修改,從而實(shí)現(xiàn)插件化。
第五點(diǎn)更重要,做 Android 插件化需要控制兩個(gè)地方。首先是插件 Dex 的加載,如何把插件 Dex 中的類加載到內(nèi)存?另外是資源加載的問(wèn)題。插件可能是 Apk 也可能是 so 格式,不管哪一種,都不會(huì)生成 R.id ,從而沒(méi)辦法使用。這個(gè)問(wèn)題有好幾種解決方案。一種是是重寫(xiě) Context 的 getAsset 、 getResource 之類的方法,偷換概念,讓插件讀取插件里的資源,但缺點(diǎn)就是宿主和插件的資源 id 會(huì)沖突,需要重寫(xiě) AAPT 。另一種是重寫(xiě) AMS中保存的插件列表,從而讓宿主和插件分別去加載各自的資源而不會(huì)沖突。第三種方法,就是打包后,執(zhí)行一個(gè)腳本,修改生成包中資源id。
第六點(diǎn),在實(shí)施插件化后,如何解決不同插件的開(kāi)發(fā)人員的工作區(qū)問(wèn)題。比如,插件1和插件2,需要分別下載哪些代碼,如何獨(dú)立運(yùn)行?就像機(jī)票和火車(chē)票,如何只運(yùn)行自己的插件,而不運(yùn)行別人的插件?這是協(xié)同工作的問(wèn)題?;疖?chē)票和機(jī)票,這兩個(gè) Android 團(tuán)隊(duì)的各自工作區(qū)是不一樣的,這時(shí)候就要用到 Gradle 腳本了,每個(gè)項(xiàng)目分別有各自的倉(cāng)庫(kù),有各自不同的打包腳本,只需要把自己的插件跟宿主項(xiàng)目一起打包運(yùn)行起來(lái),而不用引入其他插件,還有更厲害的是,也可以把自己的插件當(dāng)作一個(gè) App 來(lái)打包并運(yùn)行。
上面介紹了插件化的入門(mén)知識(shí),一共六點(diǎn),每一點(diǎn)都需要花大量時(shí)間去理解。否則,在面對(duì)插件化項(xiàng)目的時(shí)候,很多地方你會(huì)一頭霧水。而只要理解了這六點(diǎn)核心,一切可迎刃而解。
實(shí)現(xiàn)原理
在Android中應(yīng)用插件化技術(shù),其實(shí)也就是動(dòng)態(tài)加載的過(guò)程,分為以下幾步:
Android 項(xiàng)目中,動(dòng)態(tài)加載技術(shù)按照加載的可執(zhí)行文件的不同大致可以分為兩種:
第一點(diǎn),Android 中 NDK 中其實(shí)就使用了動(dòng)態(tài)加載,動(dòng)態(tài)加載 .so 庫(kù)并通過(guò) JNI 調(diào)用其封裝好的方法。后者一般是由 C/C++ 編譯而成,運(yùn)行在 Native 層,效率會(huì)比執(zhí)行在虛擬機(jī)層的 Java 代碼高很多,所以 Android 中經(jīng)常通過(guò)動(dòng)態(tài)加載 .so 庫(kù)來(lái)完成一些對(duì)性能比較有需求的工作(比如 Bitmap 的解碼、圖片高斯模糊處理等)。此外,由于 .so 庫(kù)是由 C/C++ 編譯而來(lái)的,只能被反編譯成匯編代碼,相比中 dex 文件反編譯得到的 Smali 代碼更難被破解,因此 .so 庫(kù)也可以被用于安全領(lǐng)域。
其二,“基于 ClassLoader 的動(dòng)態(tài)加載 dex/jar/apk 文件”,就是我們指在 Android 中 動(dòng)態(tài)加載由 Java 代碼編譯而來(lái)的 dex 包并執(zhí)行其中的代碼邏輯,這是常規(guī) Android 開(kāi)發(fā)比較少用到的一種技術(shù),目前說(shuō)的動(dòng)態(tài)加載指的就是這種。
Android 項(xiàng)目中,所有 Java 代碼都會(huì)被編譯成 dex 文件,Android 應(yīng)用運(yùn)行時(shí),就是通過(guò)執(zhí)行 dex 文件里的業(yè)務(wù)代碼邏輯來(lái)工作的。使用動(dòng)態(tài)加載技術(shù)可以在 Android 應(yīng)用運(yùn)行時(shí)加載外部的 dex 文件,而通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載新的 dex 文件并替換原有的 dex 文件就可以達(dá)到不安裝新 APK 文件就升級(jí)應(yīng)用(改變代碼邏輯)的目的。
所以說(shuō),在 Android 中的 ClassLoader 機(jī)制主要用來(lái)加載 dex 文件,系統(tǒng)提供了兩個(gè) API 可供選擇:
主流框架
在 Android 中實(shí)現(xiàn)插件化框架,需要解決的問(wèn)題主要如下:
下面分析幾個(gè)目前主流的開(kāi)源框架,看看每個(gè)框架具體實(shí)現(xiàn)思路和優(yōu)缺點(diǎn)。
DL 動(dòng)態(tài)加載框架( 2014 年底)
是基于代理的方式實(shí)現(xiàn)插件框架,對(duì) App 的表層做了處理,通過(guò)在 Manifest 中注冊(cè)代理組件,當(dāng)啟動(dòng)插件組件時(shí),首先啟動(dòng)一個(gè)代理組件,然后通過(guò)這個(gè)代理組件來(lái)構(gòu)建,啟動(dòng)插件組件。 需要按照一定的規(guī)則來(lái)開(kāi)發(fā)插件 APK,插件中的組件需要實(shí)現(xiàn)經(jīng)過(guò)改造后的 Activity、FragmentActivity、Service 等的子類。
優(yōu)點(diǎn)如下:
缺點(diǎn)如下:
DroidPlugin( 2015 年 8 月)
DroidPlugin 是 360 手機(jī)助手實(shí)現(xiàn)的一種插件化框架,它可以直接運(yùn)行第三方的獨(dú)立 APK 文件,完全不需要對(duì) APK 進(jìn)行修改或安裝。一種新的插件機(jī)制,一種免安裝的運(yùn)行機(jī)制,是一個(gè)沙箱(但是不完全的沙箱。就是對(duì)于使用者來(lái)說(shuō),并不知道他會(huì)把 apk 怎么樣), 是模塊化的基礎(chǔ)。
實(shí)現(xiàn)原理:
插件 Host 的程序架構(gòu):
優(yōu)點(diǎn)如下:
缺點(diǎn)如下:
Small( 2015 年底)
Small 是一種實(shí)現(xiàn)輕巧的跨平臺(tái)插件化框架,基于“輕量、透明、極小化、跨平臺(tái)”的理念,實(shí)現(xiàn)原理有以下三點(diǎn)。
架構(gòu)圖:
Picture
優(yōu)點(diǎn)如下:
缺點(diǎn)如下:
與其他主流框架的區(qū)別:
- DyLA : Dynamic-load-apk @singwhatiwanna
- DiLA : Direct-Load-apk @FinalLody
- APF : Android-Plugin-Framework @limpoxe
- ACDD : ACDD @bunnyblue
- DyAPK : DynamicAPK @TediWang
- DPG : DroidPlugin @cmzy, 360
功能
透明度
VirtualAPK (2017年 6 月 )
VirtualAPK 是滴滴開(kāi)源的一套插件化框架,支持幾乎所有的 Android 特性,四大組件方面。
架構(gòu)圖:
實(shí)現(xiàn)思路:
VirtualAPK 對(duì)插件沒(méi)有額外的約束,原生的 apk 即可作為插件。插件工程編譯生成 apk后,即可通過(guò)宿主 App 加載,每個(gè)插件 apk 被加載后,都會(huì)在宿主中創(chuàng)建一個(gè)單獨(dú)的 LoadedPlugin 對(duì)象。如下圖所示,通過(guò)這些 LoadedPlugin 對(duì)象,VirtualAPK 就可以管理插件并賦予插件新的意義,使其可以像手機(jī)中安裝過(guò)的 App 一樣運(yùn)行。
特性如下:
四大組件均不需要在宿主manifest中預(yù)注冊(cè),每個(gè)組件都有完整的生命周期。
優(yōu)秀的兼容性
入侵性極低
如下是 VirtualAPK 和主流的插件化框架之間的對(duì)比。
RePlugin (2017 年 7 月)
RePlugin是一套完整的、穩(wěn)定的、適合全面使用的,占坑類插件化方案,由360手機(jī)衛(wèi)士的RePlugin Team研發(fā),也是業(yè)內(nèi)首個(gè)提出”全面插件化“(全面特性、全面兼容、全面使用)的方案。
框架圖:
主要優(yōu)勢(shì)有:
實(shí)戰(zhàn)
主要是測(cè)試各個(gè)框架之間上手的容易度如何,并做不同對(duì)比,這邊寫(xiě)了兩個(gè) Demo 例子,一個(gè)是基于 Small 框架,一個(gè)基于 VirtualAPK 框架,從中能看出不同。
Small 實(shí)踐
要引用官方最新的版本,不然在宿主和插件合并build.gradle 的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)一個(gè) BUG,這是個(gè)坑位,注意行走。其次在模塊命名上要遵循一定的規(guī)則,比如業(yè)務(wù)模塊用 app.* ,公共庫(kù)模塊用 lib.* ,相當(dāng)于包名 .app.,.lib. 。每次在插件中添加一個(gè) activity 組件,都需要在宿主中配置路由,然后在重新編譯插件一遍,不然直接運(yùn)行的話,在宿主中是找到新添加的 activity 組件,會(huì)報(bào)該組件沒(méi)在系統(tǒng) manifest 中,所以每次新增或修改建議插件都重新編譯一遍。官方里說(shuō)了,對(duì)于 Service 支持不太友好,就沒(méi)去實(shí)踐了。
VirtualAPK 實(shí)踐
有個(gè)坑需要注意的是構(gòu)建環(huán)境,官方說(shuō)明是要以下版本環(huán)境,Gradle 2.14.1 和 com.android.tools.build 2.1.3, 之前編譯的是用最新的Gradle版本,導(dǎo)致一直有問(wèn)題,至于是否有其他問(wèn)題,可以看官方文檔。
具體代碼
小結(jié)
正如開(kāi)頭所說(shuō),要實(shí)現(xiàn)插件化的框架,無(wú)非就是解決那典型的三個(gè)問(wèn)題:插件代碼如何加載、插件中的組件生命周期如何管理、插件資源和宿主資源沖突怎么辦。每個(gè)框架針對(duì)這三個(gè)問(wèn)題,都有不同的解決方案,同時(shí)呢,根據(jù)時(shí)間順序,后出來(lái)的框架往往都會(huì)吸收已經(jīng)出的框架精髓,進(jìn)而修復(fù)那些比較有里程碑意義框架的不足。但這些框架的核心思想都是用到了代理模式,有的在表面層進(jìn)行代理,有的則在系統(tǒng)應(yīng)用層進(jìn)行代理,通過(guò)代理達(dá)到替換和瞞天過(guò)海,最終讓 Android 系統(tǒng)誤以為調(diào)用插件功能和調(diào)用原生開(kāi)發(fā)的功能是一樣的,進(jìn)而達(dá)到插件化和原生兼容編程的目的。

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