Android 的插件化浅析

近一段时间由于业务上的需要 一直在做Android 插件化方面的工作,略有一些收获,于是写出来和大家分享。
文章按照以下逻辑来组织:

  • 背景知识
  • 插件化可以做什么
  • 插件化的原理
  • 插件化框架应该具备的能力

下面会分别阐述

背景知识

对于一个初创公司来说,可以说插件化是无用武之地的,产品初期的目标在于发展业务,迭代功能,争取用户,而只有产品和业务发展到一定规模,技术架构遇到一定瓶颈时,才会产生对插件化的需求。
对于Android平台而言, 插件大致分为两类:独立插件非独立插件

  • 独立插件即为独立的apk, 插件与app无异,插件框架更像一个沙盒容器,比如类似Lbe的平行空间, 360手机助手 加载的均为此类插件

  • 非独立插件,宿主与插件间有一定的约定规范,开发插件需要遵循制定的规则来进行开发,具有一定的弱侵入性,这种方式主要用于产品内部的业务模块插件化解耦。

独立插件对于技术上的要求更高,需要完整的支持四大组件的全部特性,类似成熟的框架有360开源的DroidPlugin, ACDD 等等, 而对于很多产品形态而言,更多的是需要非独立插件式框架,解耦产品内部的业务模块,类似的框架有 Small 本篇文章着重介绍后者。

插件化可以做什么

  • 动态更新, 减小Apk大小,同时也可以解决MultiDex的问题。
    将用户可选择使用的功能模块做成独立的插件动态下发,减少主APK的大小,当然这种行为只适用于国内市场,google play 是不允许这种行为的。
  • 解耦主项目,方便不同业务的并行开发。
    每个业务作为独立的插件进行开发,可以大大减轻合并不同分支带来的工作量
  • 提升编译效率
    从编译整个项目到只需要编译独立的插件,尤其对于大中型项目来说可以节约不少时间。 Instant-Run 虽然解决了增量编译的问题,但偶尔还是会遇到代码同步后未更新的bug。

当然,插件化也会带来不方便的地方,比如开发习惯上的不同,需要满足一些插件框架约束条件;如果项目开发到一定规模再进行分拆业务模块的话,还会存在很大的重构成本。

插件化原理

本质上讲插件化的原理可以概括为:动态加载
这其中包括代码的动态加载资源的动态加载,下面逐一介绍。

  • 代码的动态加载

    • 动态加载dex
      ClassLoader 机制:ClassLoader是通过双亲委托模型来搜索类的, 每个ClassLoader实例都有一个父类加载器的引用, 当进程在启动的时候,并不会一次性加载程序所要用的所有class文件,而是根据程序的需要,通过Java的ClassLoader 来动态加 载某个class文件到内存当中的,从而只有class文件被载入到了内存之后,才能被其它class所引用。
      针对Android 平台,研究DexClassLoader的加载机制可以发现最终的dex文件都会存放在dexPathList 对象的Element[] 数组中,因此我们可以通过反射扩展element数组load 多个dex. 具体参考MultiDex源码
    • 动态加载系统组件
      对于Activity Service 这类系统的组件不只是一个java对象, Android还赋予了他们各自的生命周期。对于这块的逻辑需要研究Activity、Service、Broadcast、 ContentProvider四大组件各自的启动过程,通过拦截关键的节点进行组件intent的替换,各大主流的插件框架的原理大致相同,具体 hook的节点存在一些差异。对于这块具体的分析可以参考weishu博客,作者在这博客对于四大组件的插件化分析比较清晰,不在此赘述。
    • 动态加载.so 文件
      https://segmentfault.com/a/1190000004062899
  • 资源的动态加载
    对于动态加载插件资源这块大体的做基本类似,通过反射调用AssetManager中的addAssetPath 加载插件中的资源,还有另外一个问题如何解决资源id的冲突,一个资源ID值主要包含三个部分,package段 type段 以及value段,如果不加处理很容易造成不同插件间的资源冲突, 具体原理参考 这块的解决方案大致有两种

    • 修改aapt的源码,在编译期修改package字段,保证不同插件间的packageId不同 避免冲突。
    • 在编译后期删除原来的R,重新生成自定义packageId的R.class。参考small的编译工具

插件化框架应具备的能力

  • 稳定 兼容性强, 尽量减少对framework 层的hook
  • 版本管理:在插件升级后保证每个进程加载dex的一致性。
  • 安全校验:保证加载的插件不被篡改,可以采用非对称加密的方案。
  • 监控回调:当插件加载失败时通知宿主,不影响宿主的正常运行。
  • 提供完整的编译插件的工具链
后记

介绍了这么多,其实会发现目前主流的插件化框架均为国内团队开发的,而国外对于动态更新选择了react native 的开发方式,为什么在插件化的技术层面国内与国外的开发方式存在巨大的差别,笔者赞同OasisFeng 的回答Google Play的开发者协议不允许绕开Google Play Store进行代码层面的更新,并非不想使用这个技术 。正式由于国内app的分发 脱离了google play的生态才造成了插件化百家争鸣的现状, 所以说 趋势在哪?还请大家自行斟酌。

参考资料:
https://github.com/wequick/Small
https://github.com/bunnyblue/ACDD
https://github.com/DroidPluginTeam/DroidPlugin
http://weishu.me/
Android动态加载基础 ClassLoader工作机制
instant-run 源码
multi-dex 源码

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