插件化思想与类加载

小灰灰 2022-12-26 08:24 149阅读 0赞

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大话插件化系列目录  
[插件化（一） 插件化思想与类加载][Link 2]  
[插件化（二） 插件化Activity的启动][_Activity]  
[插件化（三） 插件资源加载][Link 3]

# 最开始的起源：插件化技术最初源于免安装运行 apk 的想法。 #

免安装的 apk 我们称它为 `插件`  
支持插件的 app 我们称它为 `宿主`

# 插件话解决的问题 #

1.  APP的功能模块越来越多，体积越来越大
2.  模块之间的耦合度高，协同开发沟通成本越来越大
3.  方法数目可能超过65535，APP占用的内存过大
4.  应用之间的互相调用

由于维护成本高，技术难点大，大公司一线公司用的比较多，而且兼容问题比较多，所以维护起来难点大。

# 插件话与组件化, 模块化的区别 #

`组件化`开发就是将一个app分成多个模块，每个模块都是一个组件，开发的 过程中我们可以让这些组件相互依赖或者单独调试部分组件等，但是最终发 布的时候是将这些组件合并统一成一个apk，这就是组件化开发。  
再具体一些，就是 组件化分模块纵向依赖公共库，横向彼此之间没有直接依赖关系。

`插件化`开发和组件化略有不同，插件化开发是将整个app拆分成多个模块， 这些模块包括一个宿主和多个插件，每个模块都是一个apk，最终打包的时 候宿主apk和插件apk分开打包。

`模块化`，组件化和模块化似乎类似。但是目的不一样，模块话是业务为主，用业务划分模块，但是传统的这种做法导致多个业务关联耦合。

# 插件话的实现思路，面临的几个难题 #

1.  如何加载插件的类?
2.  如何启动插件的四大组件?
3.  如何加载插件的资源?

可以做的功能，换肤，热修复，多开，ABTest

# 类声明周期简单看 #

我们抽象一个类Person  
我们抽象一个类Car  
这些都是类Class  
我们的Class也是类Class

加载------> 验证 ----->  准备------> 解析
                                        |->初始化->使用->卸载

加载阶段，虚拟机做三件事：  
1.通过一个类的全限定名来获取定义此类的二 进制字节流。  
2.将这个字节流所代表的静态存储结构转化为 方法区域的运行时数据结构。  
3.在Java堆中生成一个代表这个类的Class对象， 作为方法区域数据的访问入口

`为什么我们说反射会有一定的降低效率`

1.  产生大量的临时对象
2.  检查可见性
3.  会生成字节码 — 没有优化
4.  类型转换

# ClassLoader 继承的关系 #

![ClassLoader 继承的关系.png][ClassLoader _.png]

# PathClassLoader & DexClassLoader #

在8.0(API 26)之前，它们二者的唯一区别是 第二个参数 optimizedDirectory，这个参数的意 思是生成的 odex(优化的dex)存放的路径。  
在8.0(API 26)及之后，二者就完全一样了。  
高版本合并了，所以区别不大了

这就是兼容问题，以后有没有，每次更新都要查看，所以说维护成本高

public class DexClassLoader extends BaseDexClassLoader {
        
        public DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory,
                String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
            super(dexPath, null, librarySearchPath, parent);
        }
    }

package dalvik.system;
    
    public class PathClassLoader extends BaseDexClassLoader {
        
        public PathClassLoader(String dexPath, ClassLoader parent) {
            super(dexPath, null, null, parent);
        }
    
        
        public PathClassLoader(String dexPath, String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
            super(dexPath, null, librarySearchPath, parent);
        }
    }

写一个测试代码：

private void printClassLoader(){
            ClassLoader classLoader = getClassLoader();
            while (classLoader != null) {
                Log.e("zcw_plugin", "classLoader:" + classLoader);
                classLoader = classLoader.getParent();
            }
    
            //pathClassLoader 和 BootClassLoader 分别加载什么类
            Log.e("zcw_plugin", "Activity 的 classLoader:" + Activity.class.getClassLoader());
            Log.e("zcw_plugin", "Activity 的 classLoader:" + AppCompatActivity.class.getClassLoader());
    
        }

打印

2020-11-25 12:18:01.911 7566-7566/top.zcwfeng.plugin E/zcw_plugin: classLoader:dalvik.system.PathClassLoader[DexPathList[[zip file "/data/app/top.zcwfeng.plugin-FzOugxhVZye2nIoxyC1IPg==/base.apk"],nativeLibraryDirectories=[/data/app/top.zcwfeng.plugin-FzOugxhVZye2nIoxyC1IPg==/lib/x86, /system/lib]]]
    2020-11-25 12:18:01.911 7566-7566/top.zcwfeng.plugin E/zcw_plugin: classLoader:java.lang.BootClassLoader@e9e6661
    2020-11-25 12:18:01.911 7566-7566/top.zcwfeng.plugin E/zcw_plugin: Activity 的 classLoader:java.lang.BootClassLoader@e9e6661
    2020-11-25 12:18:01.912 7566-7566/top.zcwfeng.plugin E/zcw_plugin: Activity 的 classLoader:dalvik.system.PathClassLoader[DexPathList[[zip file "/data/app/top.zcwfeng.plugin-FzOugxhVZye2nIoxyC1IPg==/base.apk"],nativeLibraryDirectories=[/data/app/top.zcwfeng.plugin-FzOugxhVZye2nIoxyC1IPg==/lib/x86, /system/lib]]]

PathClassLoader --》 parent（ClassLoader类型的对象），BootClassLoader 没有parent

PathClassLoader — 应用的 类 – 第三方库  
BootClassLoader — SDK的类

Activity 是SDK 而不是FrameWork,而AppCompatActivity 是依赖库中的  
类似Glide 都是第三方集成的依赖。

测试加载dex

dex 的文件生成命令

dx --dex --output=output.dex input.class
    
    dx --dex --output=test.dex top/zcwfeng/plugin/Test.class 
    ----------
    source class
    
    package top.zcwfeng.plugin;
    
    import android.util.Log;
    
    public class Test {
        public Test() {
        }
    
        public static void print() {
            Log.e("zcw_plugin", "print:启动插件中方法");
        }
    }

load dex

private void testLoadDex(){
            DexClassLoader dexClassLoader = new DexClassLoader("/sdcard/test.dex",
                    MainActivity.this.getCacheDir().getAbsolutePath(),
                    null,
                    MainActivity.this.getClassLoader());
            try {
                Class<?> clazz = dexClassLoader.loadClass("top.zcwfeng.plugin.Test");
                Method clazzMethod = clazz.getMethod("print");
                clazzMethod.invoke(null);
    
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

ClassLoader.Java 核心,双亲委派  
先判断是否已经加载，如果没有委派双亲去加载，如果没有加载出来那么在自己查找

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
            throws ClassNotFoundException
        {
                // First, check if the class has already been loaded
                Class<?> c = findLoadedClass(name);
                if (c == null) {
                    try {
                        if (parent != null) {
                            c = parent.loadClass(name, false);
                        } else {
                            c = findBootstrapClassOrNull(name);
                        }
                    } catch (ClassNotFoundException e) {
                        // ClassNotFoundException thrown if class not found
                        // from the non-null parent class loader
                    }
    
                    if (c == null) {
                        // If still not found, then invoke findClass in order
                        // to find the class.
                        c = findClass(name);
                    }
                }
                return c;
        }

作用  
1.避免重复加载  
2.安全考虑，不能攥改

![双亲委派.png][.png]

# Hook 点 #

查找 Hook 反射 启动插件的类

一个dexFile -> 对应一个dex文件  
Element --> 对应 dexFile 而 一个APK-> 多个dex文件

Elements\[\] dexElements —> 一个app的所有class文件都在dexElements 里面

关注这些类的流程

ClassLoader----DexPathList—Element----DexFile----BootClassLoader—VMClassLoader----Class

`因为 宿主的MainActivity 在 宿主 的 dexElements 里面`

1.获取宿主dexElements  
2.获取插件dexElements  
3.合并两个dexElements  
4.将新的dexElements 赋值到 宿主dexElements

![合并.png][.png 1]

ps:`热修复原理类似，就是更换加载顺序，把修复好的elements放在未曾修复的前面加载，就不会在加载一个错误的了`

`目标：dexElements -- DexPathList类的对象 -- BaseDexClassLoader的对象，类加载器`

`获取的是宿主的类加载器 --- 反射 dexElements 宿主`

`获取的是插件的类加载器 --- 反射 dexElements 插件`

public
    class LoadUtil {
        private final static String apkPath = "/sdcard/plugin-debug.apk";
    
        public static void load(Context context) {
            /**
             * 宿主dexElements = 宿主dexElements + 插件dexElements
             *
             * 1.获取宿主dexElements
             * 2.获取插件dexElements
             * 3.合并两个dexElements
             * 4.将新的dexElements 赋值到 宿主dexElements
             *
             * 目标：dexElements  -- DexPathList类的对象 -- BaseDexClassLoader的对象，类加载器
             *
             * 获取的是宿主的类加载器  --- 反射 dexElements  宿主
             *
             * 获取的是插件的类加载器  --- 反射 dexElements  插件
             */
    
            try {
                Class<?> clazz = Class.forName("dalvik.system.BaseDexClassLoader");
                Field pathListField = clazz.getDeclaredField("pathList");// 只和类有关和对象无关
                pathListField.setAccessible(true);
    
                Class<?> dexPathListClass = Class.forName("dalvik.system.DexPathList");
                Field dexElementsField = dexPathListClass.getDeclaredField("dexElements");
                dexElementsField.setAccessible(true);
    
                // 宿主的类加载器
                ClassLoader pathClassLoader = context.getClassLoader();
                // DexPathList 类对象
                Object hostPathList = pathListField.get(pathClassLoader);
                // 宿主的dexElements
                Object[] hostDexElements = (Object[]) dexElementsField.get(hostPathList);
    
    
                // plugin的类加载器
                ClassLoader dexClassLoader = new DexClassLoader(apkPath,
                        context.getCacheDir().getAbsolutePath(),
                        null
                        , pathClassLoader);//parent 考虑适配问题，不要传null
    
                // DexPathList 类对象
                Object pluginPathList = pathListField.get(dexClassLoader);
                // plugin的dexElements
                Object[] pluginDexElements = (Object[]) dexElementsField.get(pluginPathList);
    
    
                //将新的dexElements 赋值到 宿主dexElements
                // 不能直接Object[] obj = new Object[] 因为我们要把obj放到反射的elements里面去，所以不行
                Object[] newDexElements = (Object[]) Array.newInstance(hostDexElements.getClass().getComponentType(),
                        hostDexElements.length + pluginDexElements.length);
    
                System.arraycopy(hostDexElements, 0, newDexElements, 0,
                        hostDexElements.length);
                System.arraycopy(pluginDexElements, 0, newDexElements, hostDexElements.length,
                        pluginDexElements.length);
    
                //赋值
                dexElementsField.set(hostPathList, newDexElements);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

加载 apk插件在application

LoadUtil.load(this);

写测试方法

# 各大插件的介绍和对比 #

我们在选择开源框架的时候，需要根据自身的需求来，如果加载的插件不需要和宿主有任何耦合，也无须和宿主进行通信，比如加载第三方 App，那么推荐使用 RePlugin，其他的情况推荐使用 VirtualApk。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>特性</th> 
   <th>DynamicAPK</th> 
   <th>dynamic-load-apk</th> 
   <th>Small</th> 
   <th>DroidPlugin</th> 
   <th>RePlugin</th> 
   <th>VirtualAPK</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>支持四大组件</td> 
   <td>只支持Activity</td> 
   <td>只支持Activity</td> 
   <td>只支持Activity</td> 
   <td>全支持</td> 
   <td>全支持</td> 
   <td>全支持</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>组件无需在宿主manifest中预注册</td> 
   <td>×</td> 
   <td>√</td> 
   <td>√</td> 
   <td>√</td> 
   <td>√</td> 
   <td>√</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>插件可以依赖宿主</td> 
   <td>√</td> 
   <td>√</td> 
   <td>√</td> 
   <td>×</td> 
   <td>√</td> 
   <td>√</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>支持PendingIntent</td> 
   <td>×</td> 
   <td>×</td> 
   <td>×</td> 
   <td>√</td> 
   <td>√</td> 
   <td>√</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Android特性支持</td> 
   <td>大部分</td> 
   <td>大部分</td> 
   <td>大部分</td> 
   <td>几乎全部</td> 
   <td>几乎全部</td> 
   <td>几乎全部</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>兼容性适配</td> 
   <td>一般</td> 
   <td>一般</td> 
   <td>中等</td> 
   <td>高</td> 
   <td>高</td> 
   <td>高</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>插件构建</td> 
   <td>部署aapt</td> 
   <td>无</td> 
   <td>Gradle插件</td> 
   <td>无</td> 
   <td>Gradle插件</td> 
   <td>Gradle插件</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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[ClassLoader _.png]: /images/20221120/75896ec0f3c843efa5353ff5c61e7f8e.png
[.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/b41a24f54e607508ca04b3ce891318ce.png
[.png 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/9e6776a6fb5950dc290a112e19f564e1.png