你知道Android動態加載技術三個關鍵問題？

InfoQ 開設新欄目“品味書香”，精選技術書籍的精彩章節，以及分享看完書留下的思考和收獲，歡迎大家關注。本文節選自任玉剛著《Android 開發藝術探索》中的章節“Android 的動態加載技術”，探討了 Android 動態加載的三個關鍵問題。

動態加載技術（也叫插件化技術）在技術驅動型的公司中扮演著相當重要的角色，當項目越來越龐大的時候，需要通過插件化來減輕應用的內存和 CPU 占用，還可以實現熱插拔，即在不發布新版本的情況下更新某些模塊。動態加載是一項很復雜的技術，這里主要介紹動態加載技術中的三個基礎性問題，至于完整的動態加載技術的實現請參考筆者發起的開源插件化框架 DL：。項目期間有多位開發人員一起貢獻代碼。

不同的插件化方案各有各的特色，但是它們都必須要解決三個基礎性問題：資源訪問、Ac tivity 生命周期的管理和 ClassLoader 的管理。在介紹它們之前，首先要明白宿主和插件的概念，宿主是指普通的 apk，而插件一般是指經過處理的 dex 或者 apk，在主流的插件化框架中多采用經過特殊處理的 apk 來作為插件，處理方式往往和編譯以及打包環節有關，另外很多插件化框架都需要用到代理 Activity 的概念，插件 Activity 的啟動大多數是借助一個代理 Activity 來實現的。

1．資源訪問

我們知道，宿主程序調起未安裝的插件 apk，一個很大的問題就是資源如何訪問，具體來說就是插件中凡是以 R 開頭的資源都不能訪問了。這是因為宿主程序中并沒有插件的資源，所以通過 R 來加載插件的資源是行不通的，程序會拋出異常：無法找到某某 id 所對應的資源。

針對這個問題，有人提出了將插件中的資源在宿主程序中也預置一份，這雖然能解決問題，但是這樣就會產生一些弊端。首先，這樣就需要宿主和插件同時持有一份相同的資源，增加了宿主 apk 的大小；其次，在這種模式下，每次發布一個插件都需要將資源復制到宿主程序中，這意味著每發布一個插件都要更新一下宿主程序，這就和插件化的思想相違背了。

因為插件化的目的就是要減小宿主程序 apk 包的大小，同時降低宿主程序的更新頻率并做到自由裝載模塊，所以這種方法不可取，它限制了插件的線上更新這一重要特性。還有人提供了另一種方式，首先將插件中的資源解壓出來，然后通過文件流去讀取資源，這樣做理論上是可行的，但是實際操作起來還是有很大難度的。首先不同資源有不同的文件流格式，比如圖片、XML 等，其次針對不同設備加載的資源可能是不一樣的，如何選擇合適的資源也是一個需要解決的問題，基于這兩點，這種方法也不建議使用，因為它實現起來有較大難度。為了方便地對插件進行資源管理，下面給出一種合理的方式。

我們知道，Activity 的工作主要是通過 ContextImpl 來完成的， Activity 中有一個叫 mBase 的成員變量，它的類型就是 ContextImpl。注意到 Context 中有如下兩個抽象方法，看起來是和資源有關的，實際上 Context 就是通過它們來獲取資源的。這兩個抽象方法的真正實現在 ContextImpl 中，也就是說，只要實現這兩個方法，就可以解決資源問題。

?	/** Return an AssetManager instance for your application's package. */
?	?
?	?
?	public abstract AssetManager getAssets();
?	?
?	/** Return a Resources instance for your application's package. */
?	?
?	?
?	public abstract Resources getResources();

下面給出具體的實現方式，首先要加載 apk 中的資源，如下所示。

復制代碼

?	protected void loadResources() {
?	try {
?	AssetManager assetManager = AssetManager.class.newInstance();
?	Method addAssetPath = assetManager.getClass().getMethod("addAssetPath", String.class);
?	addAssetPath.invoke(assetManager, mDexPath);
?	mAssetManager = assetManager;
?	} catch (Exception e) {
?	e.printStackTrace();
?	}
?	Resources superRes = super.getResources();
?	mResources = new Resources(mAssetManager, superRes.getDisplayMetrics(),
?	superRes.getConfiguration());
?	mTheme = mResources.newTheme();
?	mTheme.setTo(super.getTheme());
?	}

從 loadResources() 的實現可以看出，加載資源的方法是通過反射，通過調用 AssetManager 中的 addAssetPath 方法，我們可以將一個 apk 中的資源加載到 Resources 對象中，由于 addAssetPath 是隱藏 API 我們無法直接調用，所以只能通過反射。下面是它的聲明，通過注釋我們可以看出，傳遞的路徑可以是 zip 文件也可以是一個資源目錄，而 apk 就是一個 zip，所以直接將 apk 的路徑傳給它，資源就加載到 AssetManager 中了。然后再通過 AssetManager 來創建一個新的 Resources 對象，通過這個對象我們就可以訪問插件 apk 中的資源了，這樣一來問題就解決了。

復制代碼

?	/**
?	{1}
?	* Add an additional set of assets to the asset manager. This can be
?	{1}
?	* either a directory or ZIP file. Not for use by applications. Returns
?	{1}
?	* the cookie of the added asset, or 0 on failure.
?	{1}
?	* {@hide}
?	{1}
?	*/
?	?
?	public final int addAssetPath(String path) {
?	?
?	synchronized (this) {
?	?
?	int res = addAssetPathNative(path);
?	?
?	makeStringBlocks(mStringBlocks);
?	?
?	return res;
?	?
?	}
?	?
?	}

接著在代理 Activity 中實現 getAssets() 和 getResources()，如下所示。關于代理 Activity 的含義請參看 DL 開源插件化框架的實現細節，這里不再詳細描述了。

復制代碼

?	@Override
?	?
?	public AssetManager getAssets() {
?	?
?	return mAssetManager == null ? super.getAssets() : mAssetManager;
?	?
?	}
?	?
?	?
?	@Override
?	?
?	public Resources getResources() {
?	?
?	return mResources == null ? super.getResources() : mResources;
?	?
?	}

通過上述這兩個步驟，就可以通過 R 來訪問插件中的資源了。

2．Activity 生命周期的管理

管理 Activity 生命周期的方式各種各樣，這里只介紹兩種：反射方式和接口方式。反射的方式很好理解，首先通過 Java 的反射去獲取 Activity 的各種生命周期方法，比如 onCreate、onStart、onResume 等，然后在代理 Activity 中去調用插件 Activity 對應的生命周期方法即可，如下所示。

復制代碼

?	@Override
?	?
?	protected void onResume() {
?	?
?	super.onResume();
?	?
?	Method onResume = mActivityLifecircleMethods.get("onResume");
?	?
?	if (onResume != null) {
?	?
?	try {
?	?
?	onResume.invoke(mRemoteActivity, new Object[] { });
?	?
?	} catch (Exception e) {
?	?
?	e.printStackTrace();
?	?
?	}
?	?
?	}
?	?
?	}
?	?
?	?
?	@Override
?	?
?	protected void onPause() {
?	?
?	Method onPause = mActivityLifecircleMethods.get("onPause");
?	?
?	if (onPause != null) {
?	?
?	try {
?	?
?	onPause.invoke(mRemoteActivity, new Object[] { });
?	?
?	} catch (Exception e) {
?	?
?	e.printStackTrace();
?	?
?	}
?	?
?	}
?	?
?	super.onPause();
?	?
?	}

使用反射來管理插件 Activity 的生命周期是有缺點的，一方面是反射代碼寫起來比較復雜，另一方面是過多使用反射會有一定的性能開銷。下面介紹接口方式，接口方式很好地解決了反射方式的不足之處，這種方式將 Activity 的生命周期方法提取出來作為一個接口（比如叫 DLPlugin），然后通過代理 Activity 去調用插件 Activity 的生命周期方法，這樣就完成了插件 Activity 的生命周期管理，并且沒有采用反射，這就解決了性能問題。同時接口的聲明也比較簡單，下面是 DLPlugin 的聲明：

復制代碼

?	public interface DLPlugin {
?	?
?	public void onStart();
?	?
?	public void onRestart();
?	?
?	public void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent
?	{1}
?	data);
?	?
?	public void onResume();
?	?
?	public void onPause();
?	?
?	public void onStop();
?	?
?	public void onDestroy();
?	?
?	public void onCreate(Bundle savedInstanceState);
?	?
?	public void setProxy(Activity proxyActivity, String dexPath);
?	?
?	public void onSaveInstanceState(Bundle outState);
?	?
?	public void onNewIntent(Intent intent);
?	?
?	public void onRestoreInstanceState(Bundle savedInstanceState);
?	?
?	public boolean onTouchEvent(MotionEvent event);
?	?
?	public boolean onKeyUp(int keyCode, KeyEvent event);
?	?
?	public void onWindowAttributesChanged(LayoutParams params);
?	?
?	public void onWindowFocusChanged(boolean hasFocus);
?	?
?	public void onBackPressed();
?	?
?	…
?	?
?	}

在代理 Activity 中只需要按如下方式即可調用插件 Activity 的生命周期方法，這就完成了插件 Activity 的生命周期的管理。

復制代碼

?	...
?	?
?	@Override
?	?
?	protected void onStart() {
?	?
?	mRemoteActivity.onStart();
?	?
?	super.onStart();
?	?
?	}
?	?
?	?
?	@Override
?	?
?	protected void onRestart() {
?	?
?	mRemoteActivity.onRestart();
?	?
?	super.onRestart();
?	?
?	}
?	?
?	?
?	@Override
?	?
?	protected void onResume() {
?	?
?	mRemoteActivity.onResume();
?	?
?	super.onResume();
?	?
?	}
?	?
?	...

通過上述代碼應該不難理解接口方式對插件 Activity 生命周期的管理思想，其中 mRemoteActivity 就是 DLPlugin 的實現。

3．插件 ClassLoader 的管理

為了更好地對多插件進行支持，需要合理地去管理各個插件的 DexClassLoader，這樣同一個插件就可以采用同一個 ClassLoader 去加載類，從而避免了多個 ClassLoader 加載同一個類時所引發的類型轉換錯誤。在下面的代碼中，通過將不同插件的 ClassLoader 存儲在一個 HashMap 中，這樣就可以保證不同插件中的類彼此互不干擾。

復制代碼

?	public class DLClassLoader extends DexClassLoader {
?	?
?	private static final String TAG = "DLClassLoader";
?	?
?	?
?	private static final HashMap mPluginClassLoaders
?	?
?	= new HashMap();
?	?
?	?
?	protected DLClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory, String libraryPath, ClassLoader parent) {
?	?
?	super(dexPath, optimizedDirectory, libraryPath, parent);
?	?
?	}
?	?
?	?
?	/**
?	{1}
?	* return a available classloader which belongs to different apk
?	{1}
?	*/
?	?
?	public static DLClassLoader getClassLoader(String dexPath, Context
?	?
?	context, ClassLoader parentLoader) {
?	?
?	DLClassLoader dLClassLoader = mPluginClassLoaders.get(dexPath);
?	?
?	if (dLClassLoader != null)
?	?
?	return dLClassLoader;
?	?
?	?
?	File dexOutputDir = context.getDir("dex", Context.MODE_PRIVATE);
?	?
?	final String dexOutputPath = dexOutputDir.getAbsolutePath();
?	?
?	dLClassLoader = new DLClassLoader(dexPath, dexOutputPath, null,
?	?
?	parentLoader);
?	?
?	mPluginClassLoaders.put(dexPath, dLClassLoader);
?	?
?	?
?	return dLClassLoader;
?	?
?	}
?	?
?	}

事實上插件化的技術細節非常多，這絕非一個章節的內容所能描述清楚的，另外插件化作為一種核心技術，需要開發者有較深的開發功底才能夠很好地理解，因此本節的內容更多是讓讀者對插件化開發有一個感性的了解，細節上還需要讀者自己去鉆研，也可以通過 DL 插件化框架去深入地學習。

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