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：。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。

/** 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，首先要載入apk中的資源，如下所示。

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，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，資源就載入到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。

/**

 * Add an additional set of assets to the asset manager.  This can be

 * either a directory or ZIP file.  Not for use by applications.  Returns

 * the cookie of the added asset, or 0 on failure.

 * {@hide}

 */

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。

@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。

@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：

public interface DLPlugin {

    public void onStart();

    public void onRestart();

    public void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent

    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。

...

@Override

protected void onStart() {

    mRemoteActivity.onStart();

    super.onStart();

}

@Override

protected void onRestart() {

    mRemoteActivity.onRestart();

    super.onRestart();

}

@Override

protected void onResume() {

    mRemoteActivity.onResume();

    super.onResume();

}

...

通過上述程式碼應該不難理解介面方式對外掛Activity生命週期的管理思想，其中mRemoteActivity就是DLPlugin的實現。

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。

public class DLClassLoader extends DexClassLoader {

    private static final String TAG = "DLClassLoader";

    private static final HashMap<String, DLClassLoader> mPluginClassLoaders

    = new HashMap<String, DLClassLoader>();

    protected DLClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory, String libraryPath, ClassLoader parent) {

        super(dexPath, optimizedDirectory, libraryPath, parent);

    }

    /**

     * return a available classloader which belongs to different apk

     */

    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。