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Android動態載入技術三個關鍵問題詳解

動態載入技術(也叫外掛化技術)在技術驅動型的公司中扮演著相當重要的角色,當專案越來越龐大的時候,需要通過外掛化來減輕應用的記憶體和CPU佔用,還可以實現熱插拔,即在不釋出新版本的情況下更新某些模組。動態載入是一項很複雜的技術,這裡主要介紹動態載入技術中的三個基礎性問題,至於完整的動態載入技術的實現請參考筆者發起的開源外掛化框架DL(https://github.com/singwhatiwanna/dynamic-load-apk)。專案期間有多位開發人員一起貢獻程式碼。

不同的外掛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、Activity生命週期的管理和ClassLoader的管理。 在介紹它們之前,首先要明白宿主和外掛的概念,宿主是指普通的apk,而外掛一般是指經過處理的dex或者apk,在主流的外掛化框架中多采用經過特殊處 理的apk來作為外掛,處理方式往往和編譯以及打包環節有關,另外很多外掛化框架都需要用到代理Activity的概念,外掛Activity的啟動大多 數是藉助一個代理Activity來實現的。

1.資源訪問

我們知道,宿主程式調起未安裝的外掛apk,一個很大的問題就是資源如何訪問,具體來說就是外掛中凡是以R開頭的資源都不能訪問了。這是因為宿主程式中並沒有外掛的資源,所以通過R來載入外掛的資源是行不通的,程式會丟擲異常:無法找到某某id所對應的資源。

針對這個問題,有人提出了將外掛中的資源在宿主程式中也預置一份,這雖然能解決問題,但是這樣就會產生一些弊端。首先,這樣就需要宿主和外掛同時持 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,每次釋出一個外掛都需要將資源複製到宿主程式中,這意味著每釋出一個外掛都要更新一下宿 主程式,這就和外掛化的思想相違背了。

因為外掛化的目的就是要減小宿主程式apk包的大小,同時降低宿主程式的更新頻率並做到自由裝載模組,所以這種方法不可取,它限制了外掛的線上更新 這一重要特性。還有人提供了另一種方式,首先將外掛中的資源解壓出來,然後通過檔案流去讀取資源,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檔案流格式,比如圖片、XML等,其次針對不同裝置載入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,基於這兩點,這種方法也不建議使用,因為它實現起來有較大難度。為了方便地對外掛進行資源管理,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的成員變數,它的型別就是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了。
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下面給出具體的實現方式,首先要載入apk中的資源,如下所示
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從loadResources()的實現可以看出,載入資源的方法是通過反射,通過呼叫AssetManager中的addAssetPath方 法,我們可以將一個apk中的資源載入到Resources物件中,由於addAssetPath是隱藏API我們無法直接呼叫,所以只能通過反射。下面 是它的宣告,通過註釋我們可以看出,傳遞的路徑可以是zip檔案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。然後再通過AssetManager來建立一個新的Resources物件,通過這個物件我們就可以訪問外掛apk中 的資源了,這樣一來問題就解決了。
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接著在代理Activity中實現getAssets()和getResources(),如下所示。關於代理Activity的含義請參看DL開源外掛化框架的實現細節,這裡不再詳細描述了。通過上述這兩個步驟,就可以通過R來訪問外掛中的資源了。

2.Activity生命週期的管理

管理Activity生命週期的方式各種各樣,這裡只介紹兩種:反射方式和介面方式。反射的方式很好理解,首先通過Java的反射去獲取 Activity的各種生命週期方法,比如onCreate、onStart、onResume等,然後在代理Activity中去呼叫外掛 Activity對應的生命週期方法即可,如下所示。
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使用反射來管理外掛Activity的生命週期是有缺點的,一方面是反射程式碼寫起來比較複雜,另一方面是過多使用反射會有一定的效能開銷。下面介紹 介面方式,介面方式很好地解決了反射方式的不足之處,這種方式將Activity的生命週期方法提取出來作為一個介面(比如叫DLPlugin),然後通 過代理Activity去呼叫外掛Activity的生命週期方法,這樣就完成了外掛Activity的生命週期管理,並且沒有采用反射,這就解決了效能 問題。同時介面的宣告也比較簡單,下面是DLPlugin的宣告:
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在代理Activity中只需要按如下方式即可呼叫外掛Activity的生命週期方法,這就完成了外掛Activity的生命週期的管理。
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3.外掛ClassLoader的管理

為了更好地對多外掛進行支援,需要合理地去管理各個外掛的DexClassLoader,這樣同一個外掛就可以採用同一個ClassLoader去 載入類,從而避免了多個ClassLoader載入同一個類時所引發的型別轉換錯誤。在下面的程式碼中,通過將不同外掛的ClassLoader儲存在一個 HashMap中,這樣就可以保證不同外掛中的類彼此互不干擾。

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事實上外掛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,另外外掛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外掛化開發有一個感性的瞭解,細節上還需要讀者自己去鑽研,也可以通過DL外掛化框架去深入地學習。