动态加载APK原理分享

项目地址：https://github.com/houkx/android-pluginmgr/ 欢迎star and fork

(一) 综述

    随着智能手机硬件性能的逐步提升，移动应用也做的越来越复杂，android平台上应用的apk包体积也越来越大，然后同类产品开始比拼谁的体积小，实现方案呢，然后很容易想到"插件化"，也就是说可以发布内核很小的产品，随着添加功能的需求而动态下载功能模块，促使插件化的另一个动机是App应用固有的问题，那就是很多组件需要注册，更新功能的话不能像Web应用那样可在用户无察觉的情况下通过升级服务器而方便升级，只能弹出个框让用户重新下载整个程序包，然后调取系统安装流程。
 
    被加载的apk称之为插件，因为机制类似于生物学的"寄生"，加载了插件的应用也被称为宿主。
往往不是所有的apk都可作为插件被加载，往往需要遵循一定的"开发规范"，还需要插件项目引入某种api类库，业界通常都是这么做的。
这里介绍一种无须规范限制的动态加载解决方案，插件不需要依赖任何API，这也是本人突发异想，灵感所致。

(二)功能介绍

      特点：

•      插件为普通apk，无须依赖任何jar
•     Activity生命周期由系统自己管理
•     使用简单，只需要了解一个类PluginManager的两个方法
•     启动Activity的效率高
•     不修改插件，被加载的插件仍然可以独立安装。

     功能点:

1. 可加载任意apk中的 Activity (包括子类 ActionBarActivity 、FragmentActivity)的派生类(不包括违反限制条件的Activity)
2. 支持插件自定义Application
3. 支持插件Apk中的Activity跳转到别的Activity(插件内部的或系统的,外部已安装apk的，甚至是别的插件中的),也没有任何限制
4. 支持Activity设置主题(与系统的主题应用规则一样，如果Activity没指定Theme,但所在Application指定了Theme，则使用Application的Theme)
5. 初步支持.so
6. 支持插件使用 SharedPreference 或 SQLite数据库(尚未完善)

 

（ps:

第一个插件代码来自 https://github.com/viacheslavtitov/NDKBegining

作者是个老外，不过也比较粗心，要正常运行你需要在sd卡下创建目录:FFMPEG

第二个插件代码来自这篇博文:http://blog.csdn.net/caihanyuan/article/details/7367351

第三个插件代码来自大名鼎鼎的 PullToRefresh :

https://github.com/johannilsson/android-pulltorefresh

第6第7个插件代码是自测项目，分别测试ActionBarActivity和Activity基本加载和跳转

其他apk还没能正常加载，框架还在不断完善中，不过腾讯的开心消消乐可以帮助记录crashlog，这点真不错~

）

将要支持的特性:
        PackageManager service 等等，详情都列在开源项目android-pluginmgr
  https://github.com/houkx/android-pluginmgr/tree/experiment/android-pluginmgr下的TODO文件中

（ps:修正项目主页README描述的限制条件1，目前已经没有这个限制了，在插件中调用context.getPackageName()返回插件的清单文件中声明的包名）
限制条件(永不支持的):

•   插件apk中不能假定自己已经安装，以及由此造成的影响，比如认为applicationInfo.dataDir==/data/data/packageName
•           不能依赖清单文件中的进程声明，被加载的apk以及里面的任何组件目前都在同一个进程管理。
•   插件中的权限，无法动态注册，插件中的权限都得在宿主中注册（暂无解决方案）

(三) 实现

    动态加载需要处理很多问题，虽然有很多问题，但是核心问题就是加载Activity，因为Activity是可见的，人们对可以看到的东西总是那么重视，视觉信息占人所处理信息的90%以上。
Activity如何调起来？资源的加载等等已经有大牛的文章介绍汗牛充栋了，我本菜鸟，不再赘述。 
目前Activity的加载或许有很多处理方式，但是可以分为两种：一是自己new 二是系统new 。很多动态加载框架基于第一种方式。我这个方案基于第二种
，既然要系统new，就要系统自己可以找到相应的Activity. 由于Activity需要在清单文件注册了才能使用，所以要注册Activity,但是如何注册呢？
我在网上看到有人用极端的方式：插件里的所有Activiy都在宿主里注册，既然宿主总要修改升级，何必要插件呢，这已经违背了动态加载的初衷:不修改框架而动态扩展功能更多的是这么做，注册一个Activity基类，供插件中的Activity继承，在这个基类里做动态加载的核心逻辑，这就要求插件必须依赖某种API类库。
我的方案通俗的说是这样，依赖倒转，不让插件依赖框架API,而是反过来，自动生成一个Activity类依赖(继承)插件中的Activity，这个自动生成的类就叫PluginActivity
并且声明在框架的清单文件中，如下: 
<activity name="androidx.pluginmgr.PluginActivity" /> 
聪明的读者会想,等一下，插件里面Activity可不止一个，你就注册一个？
是的，就一个，自动生成的Activity类名都是androidx.pluginmgr.PluginActivity，不过放在不同的文件中,最简单的映射，原始Activity类名.dex文件中存储对应的子类:PluginActivity
其实也是偷梁换柱了，如果你想启动插件里的Activity，如com.test.MyPlugActivity, 我就把启动目标修改为androidx.pluginmgr.PluginActivity类，
然后从com.test.MyPlugActivity.dex文件中找到 public class androidx.pluginmgr.PluginActivity extends com.test.MyPlugActivity{....}
以启动SthActivity为例:



好了，核心思想已经表达清楚了，下面介绍如何让系统按你说的路径去找类文件，这涉及到类加载器。自定义类加载器比较简单，继承java.lang.ClassLoader即可.
在我的开源项目源码中对应的类是 FrameworkClassLoader, PluginManager初始化时就去修改Application的类加载器，替换为 FrameworkClassLoader.
FrameworkClassLoader 其实不干什么实际加载工作，只是分发任务:
            public Class loadClass(String className){
  if(当前上下文插件不为空) {
      if( className 是 PluginActivity){
          找到当前实际要加载的原始 Activity
         return  使用插件对应的 ActivityClassLoader 从 （自动生成的）原始Activity类名.dex 文件 加载PluginActivity
      }else{
         return  使用对应的 PluginClassLoader 加载普通类
      }  
   }else{
         return super.loadClass()//即委派给宿主Application的原始类加载器加载
   }   
}
  其中， PluginClassLoader 是一个DexClassLoader, parent 指向 FrameworkClassLoader,
  ActivityClassLoader 也是一个DexClassLoader, parent 指向 PluginClassLoader
  

  插图2（类加载器结构图）：

  

[java] view plaincopy

1. package androidx.pluginmgr;  
2.   
3.   
4. import android.util.Log;  
5.   
6.   
7. /** 
8.  * 框架类加载器（Application 的 classLoder被替换成此类的实例） 
9.  *  
10.  * 
11.  */  
12. class FrameworkClassLoader extends ClassLoader {  
13.     private String[] plugIdAndActname;//代表插件上下文  
14.   
15.   
16.     public FrameworkClassLoader(ClassLoader parent) {  
17.         super(parent);  
18.     }  
19.     //在外部或插件内部的 startActivity 时调用这个方法设置插件上下文  
20.     String newActivityClassName(String plugId, String actName) {  
21.         plugIdAndActname = new String[] { plugId, actName };  
22.         return ActivityOverider.targetClassName;//targetClassName即宿主manifest配置的androidx.pluginmgr.PluginActivity  
23.     }  
24.   
25.   
26.     protected Class<?> loadClass(String className, boolean resolv)  
27.             throws ClassNotFoundException {  
28.         Log.i("cl", "loadClass: " + className);  
29.         String[] plugIdAndActname = this.plugIdAndActname;  
30.         Log.i("cl", "plugIdAndActname = " + java.util.Arrays.toString(plugIdAndActname));  
31.         if (plugIdAndActname != null) {  
32.             String pluginId = plugIdAndActname[0];  
33.               
34.             PlugInfo plugin = PluginManager.getInstance().getPluginById(  
35.                     pluginId);  
36.             Log.i("cl", "plugin = " + plugin);  
37.             if (plugin != null) {  
38.                 try {  
39.                     if (className.equals(ActivityOverider.targetClassName)) {  
40.                         String actClassName = plugIdAndActname[1];//被（继承）代理的Activity类名  
41.                         return plugin.getClassLoader().loadActivityClass(  
42.                                 actClassName);// 加载动态生成的Activity类  
43.                     }else{  
44.                         return plugin.getClassLoader().loadClass(className);//加载普通类  
45.                     }  
46.                 } catch (ClassNotFoundException e) {  
47.                     e.printStackTrace();  
48.                 }  
49.             }  
50.         }  
51.           
52.         return super.loadClass(className, resolv);  
53.     }  
54. }  

到此为止，一个动态加载框架的核心雏形已经有了，但是还有许多细节待完善。

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附加：另外，关于动态生成类，对于davikvm环境，我所知道的工具有asmdex和dexmaker，我在项目中选用的是dexmaker

用什么不是重点，看生成的代码吧：(ActivityOverider 类负责与自动生成的Activity类交互)

[java] view plaincopy

1. package androidx.pluginmgr;  
2.   
3. import android.content.ComponentName;  
4. import android.content.Intent;  
5. import android.content.ServiceConnection;  
6. import android.content.res.AssetManager;  
7. import android.content.res.Resources;  
8. import android.os.Bundle;  
9. import androidplugdemo.SthActivity;  
10.   
11. public final class PluginActivity  
12.   extends SthActivity  
13. {  
14.   private static final String _pluginId = "activityTest_v1";  
15.   private AssetManager mAssertManager;  
16.   private Resources mResources;  
17.     
18.   public boolean bindService(Intent paramIntent, ServiceConnection paramServiceConnection, int paramInt)  
19.   {  
20.     return ActivityOverider.overrideBindService(this, _pluginId, paramIntent, paramServiceConnection, paramInt);  
21.   }  
22.     
23.   public AssetManager getAssets()  
24.   {  
25.     AssetManager localAssetManager = this.mAssertManager;  
26.     if (localAssetManager == null) {  
27.       localAssetManager = super.getAssets();  
28.     }  
29.     return localAssetManager;  
30.   }  
31.     
32.   public Resources getResources()  
33.   {  
34.     Resources localResources = this.mResources;  
35.     if (localResources == null) {  
36.       localResources = super.getResources();  
37.     }  
38.     return localResources;  
39.   }  
40.     
41.   public void onBackPressed()  
42.   {  
43.     if (ActivityOverider.overrideOnbackPressed(this, _pluginId)) {  
44.       super.onBackPressed();  
45.     }  
46.   }  
47.     
48.   protected void onCreate(Bundle paramBundle)  
49.   {  
50.     String str = _pluginId;  
51.     AssetManager localAssetManager = ActivityOverider.getAssetManager(str, this);  
52.     this.mAssertManager = localAssetManager;  
53.     Resources localResources = super.getResources();  
54.     this.mResources = new Resources(localAssetManager, localResources.getDisplayMetrics(), localResources.getConfiguration());  
55.     ActivityOverider.callback_onCreate(str, this);  
56.     super.onCreate(paramBundle);  
57.   }  
58.     
59.   protected void onDestroy()  
60.   {  
61.     String str = _pluginId;  
62.     super.onDestroy();  
63.     ActivityOverider.callback_onDestroy(str, this);  
64.   }  
65.     
66.   protected void onPause()  
67.   {  
68.     String str = _pluginId;  
69.     super.onPause();  
70.     ActivityOverider.callback_onPause(str, this);  
71.   }  
72.     
73.   protected void onRestart()  
74.   {  
75.     String str = _pluginId;  
76.     super.onRestart();  
77.     ActivityOverider.callback_onRestart(str, this);  
78.   }  
79.     
80.   protected void onResume()  
81.   {  
82.     String str = _pluginId;  
83.     super.onResume();  
84.     ActivityOverider.callback_onResume(str, this);  
85.   }  
86.     
87.   protected void onStart()  
88.   {  
89.     String str = _pluginId;  
90.     super.onStart();  
91.     ActivityOverider.callback_onStart(str, this);  
92.   }  
93.     
94.   protected void onStop()  
95.   {  
96.     String str = _pluginId;  
97.     super.onStop();  
98.     ActivityOverider.callback_onStop(str, this);  
99.   }  
100.     
101.   public void startActivityForResult(Intent paramIntent, int paramInt, Bundle paramBundle)  
102.   {  
103.     super.startActivityForResult(ActivityOverider.overrideStartActivityForResult(this, _pluginId, paramIntent, paramInt, paramBundle), paramInt, paramBundle);  
104.   }  
105.     
106.   public ComponentName startService(Intent paramIntent)  
107.   {  
108.     return ActivityOverider.overrideStartService(this, _pluginId, paramIntent);  
109.   }  
110.     
111.   public boolean stopService(Intent paramIntent)  
112.   {  
113.     return ActivityOverider.overrideStopService(this, _pluginId, paramIntent);  
114.   }  
115.     
116.   public void unbindService(ServiceConnection paramServiceConnection)  
117.   {  
118.     ActivityOverider.overrideUnbindService(this, _pluginId, paramServiceConnection);  
119.   }  
120. }  

项目地址：https://github.com/houkx/android-pluginmgr/ 欢迎star and fork