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作者：朱壹飛
ARetrofit 是一款針對Android元件之間通訊的路由框架，實現快速元件化開發的利器。本文主要講述 ARetrofit 實現的原理。
簡介
ARetrofit 是一款針對Android元件之間通訊的路由框架，實現快速元件化開發的利器。
原始碼連結：https://github.com/yifei8/ARetrofit
元件化架構 APP Demo, ARetrofit 使用例項：https://github.com/yifei8/HappyNote
元件化
Android元件化已經不是一個新鮮的概念了，出來了已經有很長一段時間了，大家可以自行Google，可以看到一堆相關的文章。
簡單的來說，所謂的元件就是Android Studio中的Module，每一個Module都遵循高內聚的原則，通過ARetrofit 來實現無耦合的程式碼結構，如下圖：
每一個 Module 可單獨作為一個 project 執行，而打包到整體時 Module 之間的通訊通過 ARetrofit 完成。
ARetrofit 原理
講原理之前，我想先說說為什麼要ARetrofit。開發ARetrofit 這個專案的思路來源其實是 Retrofit，Retrofit 是Square公司開發的一款針對 Android 網路請求的框架，這裡不對Retrofit展開來講。主要是 Retrofit 框架使用非常多的設計模式，可以說 Retrofit 這個開源專案將Java的設計模式運用到了極致，當然最終提供的API也是非常簡潔的。如此簡潔的API，使得我們APP中的網路模組實現變得非常輕鬆，並且維護起來也很舒服。因此我覺得有必要將Android元件之間的通訊也變得輕鬆，使用者可以優雅的通過簡潔的API就可以實現通訊，更重要的是維護起來也非常的舒服。
ARetrofit 基本原理可以簡化為下圖所示：
1.通過註解宣告需要通訊的Activity／Fragment或者Class
2.每一個module通過annotationProcessor在編譯時生成待注入的RouteInject的實現類和AInterceptorInject的實現類。
這一步在執行app[build]時會輸出日誌，可以直觀的看到，如下圖所示：
注: AInjecton::Compiler >>> Apt interceptor Processor start... <<<
注: AInjecton::Compiler enclosindClass = null
注: AInjecton::Compiler value = 3
注: AInjecton::Compiler auto generate class = com$$sjtu$$yifei$$eCGVmTMvXG$$AInterceptorInject
注: AInjecton::Compiler add path= 3 and class= LoginInterceptor
....
注: AInjecton::Compiler >>> Apt route Processor start... <<<
注: AInjecton::Compiler enclosindClass = null
注: AInjecton::Compiler value = /login-module/ILoginProviderImpl
注: AInjecton::Compiler enclosindClass = null
注: AInjecton::Compiler value = /login-module/LoginActivity
注: AInjecton::Compiler enclosindClass = null
注: AInjecton::Compiler value = /login-module/Test2Activity
注: AInjecton::Compiler enclosindClass = null
注: AInjecton::Compiler value = /login-module/TestFragment
注: AInjecton::Compiler auto generate class = com$$sjtu$$yifei$$VWpdxWEuUx$$RouteInject
注: AInjecton::Compiler add path= /login-module/TestFragment and class= null
注: AInjecton::Compiler add path= /login-module/LoginActivity and class= null
注: AInjecton::Compiler add path= /login-module/Test2Activity and class= null
注: AInjecton::Compiler add path= /login-module/ILoginProviderImpl and class= null
注: AInjecton::Compiler >>> Apt route Processor succeed <<<
3.將編譯時生成的類注入到RouterRegister中，這個類主要用於維護路由表和攔截器，對應的[build]日誌如下：
TransformPluginLaunch >>> ========== Transform scan start ===========
TransformPluginLaunch >>> ========== Transform scan end cost 0.238 secs and start inserting ===========
TransformPluginLaunch >>> Inserting code to jar >> /Users/yifei/as_workspace/ARetrofit/app/build/intermediates/transforms/TransformPluginLaunch/release/8.jar
TransformPluginLaunch >>> to class >> com/sjtu/yifei/route/RouteRegister.class
InjectClassVisitor >>> inject to class:
InjectClassVisitor >>> com/sjtu/yifei/route/RouteRegister{
InjectClassVisitor >>> public *** init() {
InjectClassVisitor >>> register("com.sjtu.yifei.FBQWNfbTpY.com$$sjtu$$yifei$$FBQWNfbTpY$$RouteInject")
InjectClassVisitor >>> register("com.sjtu.yifei.klBxerzbYV.com$$sjtu$$yifei$$klBxerzbYV$$RouteInject")
InjectClassVisitor >>> register("com.sjtu.yifei.JmhcMMUhkR.com$$sjtu$$yifei$$JmhcMMUhkR$$RouteInject")
InjectClassVisitor >>> register("com.sjtu.yifei.fpyxYyTCRm.com$$sjtu$$yifei$$fpyxYyTCRm$$AInterceptorInject")
InjectClassVisitor >>> }
InjectClassVisitor >>> }
TransformPluginLaunch >>> ========== Transform insert cost 0.017 secs end ===========
4.Routerfit.register(Class<T> service) 這一步主要是通過動態代理模式實現介面中宣告的服務。
前面講的是整體的框架設計思想，便於讀者從全域性的覺得來理解ARetrofit的框架的架構。接下來，將待大家個個擊破上面提到的annotationProcessor、 transform在專案中如何使用，以及動態代理、攔截器功能的實現等細節。
一、annotationProcessor生成程式碼
annotationProcessor(註解處理器)是javac內建的一個用於編譯時掃描和處理註解(Annotation)的工具。簡單的說，在原始碼編譯階段，通過註解處理器，我們可以獲取原始檔內註解(Annotation)相關內容。Android Gradle 2.2 及以上版本提供annotationProcessor的外掛。
在ARetrofit中annotationProcessor對應的module是auto-complier，在使用annotationProcessor之前首先需要宣告好註解。關於註解不太瞭解或者遺忘的同學可直接參考我之前寫的Java註解這篇文章，本專案中宣告的註解在auto-annotation這個module中，主要有：
- @Extra 路由引數
- @Flags intent flags
- @Go 路由路徑key
- @Interceptor 宣告自定義攔截器
- @RequestCode 路由引數
- @Route路由
- @Uri
- @IMethod 用於標記註冊程式碼將插入到此方法中(transform中使用)
- @Inject 用於標記需要被注入類，最近都將插入到標記了#com.sjtu.yifei.annotation.IMethod的方法中(transform中使用)
建立自定義的註解處理器，具體使用方法可參考利用註解動態生成程式碼，本專案中的註解處理器如下所示：
//這是用來註冊註解處理器要處理的原始碼版本。
@SupportedSourceVersion(SourceVersion.RELEASE_8)
//這個註解用來註冊註解處理器要處理的註解型別。有效值為完全限定名（就是帶所在包名和路徑的類全名
@SupportedAnnotationTypes({ANNOTATION_ROUTE, ANNOTATION_GO})
//來註解這個處理器，可以自動生成配置資訊
@AutoService(Processor.class)
public class IProcessor extends AbstractProcessor {
}
生成程式碼的關鍵部分在GenerateAInterceptorInjectImpl 和 GenerateRouteInjectImpl中，以下貼出關鍵程式碼：
public void generateAInterceptorInjectImpl(String pkName) {
try {
String name = pkName.replace(".",DECOLLATOR) + SUFFIX;
logger.info(String.format("auto generate class = %s", name));
TypeSpec.Builder builder = TypeSpec.classBuilder(name)
.addModifiers(Modifier.PUBLIC)
.addAnnotation(Inject.class)
.addSuperinterface(AInterceptorInject.class);
ClassName hashMap = ClassName.get("java.util", "HashMap");
//Map<String, Class<?>>
TypeName wildcard = WildcardTypeName.subtypeOf(Object.class);
TypeName classOfAny = ParameterizedTypeName.get(ClassName.get(Class.class), wildcard);
TypeName string = ClassName.get(Integer.class);
TypeName map = ParameterizedTypeName.get(ClassName.get(Map.class), string, classOfAny);
MethodSpec.Builder injectBuilder = MethodSpec.methodBuilder("getAInterceptors")
.addModifiers(Modifier.PUBLIC)
.addAnnotation(Override.class)
.returns(map)
.addStatement("$T interceptorMap = new $T<>()", map, hashMap);
for (Map.Entry<Integer, ClassName> entry : interceptorMap.entrySet()) {
logger.info("add path= " + entry.getKey() + " and class= " + entry.getValue().simpleName());
injectBuilder.addStatement("interceptorMap.put($L, $T.class)", entry.getKey(), entry.getValue());
}
injectBuilder.addStatement("return interceptorMap");
builder.addMethod(injectBuilder.build());
JavaFile javaFile = JavaFile.builder(pkName, builder.build())
.build();
javaFile.writeTo(filer);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
public void generateRouteInjectImpl(String pkName) {
try {
String name = pkName.replace(".",DECOLLATOR) + SUFFIX;
logger.info(String.format("auto generate class = %s", name));
TypeSpec.Builder builder = TypeSpec.classBuilder(name)
.addModifiers(Modifier.PUBLIC)
.addAnnotation(Inject.class)
.addSuperinterface(RouteInject.class);
ClassName hashMap = ClassName.get("java.util", "HashMap");
//Map<String, String>
TypeName wildcard = WildcardTypeName.subtypeOf(Object.class);
TypeName classOfAny = ParameterizedTypeName.get(ClassName.get(Class.class), wildcard);
TypeName string = ClassName.get(String.class);
TypeName map = ParameterizedTypeName.get(ClassName.get(Map.class), string, classOfAny);
MethodSpec.Builder injectBuilder = MethodSpec.methodBuilder("getRouteMap")
.addModifiers(Modifier.PUBLIC)
.addAnnotation(Override.class)
.returns(map)
.addStatement("$T routMap = new $T<>()", map, hashMap);
for (Map.Entry<String, ClassName> entry : routMap.entrySet()) {
logger.info("add path= " + entry.getKey() + " and class= " + entry.getValue().enclosingClassName());
injectBuilder.addStatement("routMap.put($S, $T.class)", entry.getKey(), entry.getValue());
}
injectBuilder.addStatement("return routMap");
builder.addMethod(injectBuilder.build());
JavaFile javaFile = JavaFile.builder(pkName, builder.build())
.build();
javaFile.writeTo(filer);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
二、Transform
Android Gradle 工具在 1.5.0 版本後提供了 Transfrom API, 允許第三方 Plugin在打包dex檔案之前的編譯過程中操作 .class 檔案。這一部分面向高階Android工程師的，面向位元組碼程式設計，普通工程師可不做了解。
寫到這裡也許有人會有這樣一個疑問，既然annotationProcessor這麼好用為什麼還有Transform面向位元組碼注入呢？這裡需要解釋以下，annotationProcessor具有侷限性，annotationProcessor只能掃描當前module下的程式碼，且對於第三方的jar、aar檔案都掃描不到。而Transform就沒有這樣的侷限性，在打包dex檔案之前的編譯過程中操作.class 檔案。
關於Transfrom API在Android Studio中如何使用可以參考Transform API — a real world example，順便提供一下位元組碼指令方便我們讀懂ASM。
本專案中的Transform外掛在AInject中，實現原始碼TransformPluginLaunch如下，貼出關鍵部分：
/**
*
* 標準transform的格式，一般實現transform可以直接拷貝一份重新命名即可
*
* 兩處todo實現自己的位元組碼增強／優化操作
*/
class TransformPluginLaunch extends Transform implements Plugin<Project> {
@Override
void transform(TransformInvocation transformInvocation) throws TransformException, InterruptedException, IOException {
super.transform(transformInvocation)
//todo step1: 先掃描
transformInvocation.inputs.each {
TransformInput input ->
input.jarInputs.each { JarInput jarInput ->
...
}
input.directoryInputs.each { DirectoryInput directoryInput ->
//處理完輸入檔案之後，要把輸出給下一個任務
...
}
}
//todo step2: ...完成程式碼注入
if (InjectInfo.get().injectToClass != null) {
...
}
}
/**
* 掃描jar包
* @param jarFile
*/
static void scanJar(File jarFile, File destFile) {
}
/**
* 掃描檔案
* @param file
*/
static void scanFile(File file, File dest) {
...
}
}
注入程式碼一般分為兩個步驟：
- 第一步：掃描
這一部分主要是掃描的內容有：
注入類和方法的資訊，是AutoRegisterContract的實現類和其中@IMethod，@Inject的方法。
待注入類的和方法資訊，是RouteInject 和 AInterceptorInject實現類且被@Inject註解的。 - 第二步：注入
以上掃描的結果，將待注入類注入到注入類的過程。這一過程面向ASM操作，可參考位元組碼指令來讀懂以下的關鍵注入程式碼：
class InjectClassVisitor extends ClassVisitor {
...
class InjectMethodAdapter extends MethodVisitor {
InjectMethodAdapter(MethodVisitor mv) {
super(Opcodes.ASM5, mv)
}
@Override
void visitInsn(int opcode) {
Log.e(TAG, "inject to class:")
Log.e(TAG, own + "{")
Log.e(TAG, " public *** " + InjectInfo.get().injectToMethodName + "() {")
if (opcode >= Opcodes.IRETURN && opcode <= Opcodes.RETURN) {
InjectInfo.get().injectClasses.each { injectClass ->
injectClass = injectClass.replace('/', '.')
Log.e(TAG, " " + method + "(\"" + injectClass + "\")")
mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 0)
mv.visitLdcInsn(injectClass)
mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKEVIRTUAL, own, method, "(Ljava/lang/String;)V", false)
}
}
Log.e(TAG, " }")
Log.e(TAG, "}")
super.visitInsn(opcode)
}
...
}
...
}三、動態代理
定義：為其它物件提供一種代理以控制對這個物件的訪問控制；在某些情況下，客戶不想或者不能直接引用另一個物件，這時候代理物件可以在客戶端和目標物件之間起到中介的作用。
Routerfit.register(Class<T> service) 這裡就是採用動態代理的模式，使得ARetrofit的API非常簡潔，使用者可以優雅定義出路由介面。關於動態代理的學習難度相對來說還比較小，想了解的同學可以參考這篇文章java動態代理。
本專案相關原始碼：
public final class Routerfit {
...
private <T> T create(final Class<T> service) {
RouterUtil.validateServiceInterface(service);
return (T) Proxy.newProxyInstance(service.getClassLoader(), new Class<?>[]{service}, new InvocationHandler() {
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, @Nullable Object[] args) throws Throwable {
// If the method is a method from Object then defer to normal invocation.
if (method.getDeclaringClass() == Object.class) {
return method.invoke(this, args);
}
ServiceMethod<Object> serviceMethod = (ServiceMethod<Object>) loadServiceMethod(method, args);
if (!TextUtils.isEmpty(serviceMethod.uristring)) {
Call<T> call = (Call<T>) new ActivityCall(serviceMethod);
return call.execute();
}
try {
if (serviceMethod.clazz == null) {
throw new RouteNotFoundException("There is no route match the path \"" + serviceMethod.routerPath + "\"");
}
} catch (RouteNotFoundException e) {
Toast.makeText(ActivityLifecycleMonitor.getApp(), e.getMessage(), Toast.LENGTH_SHORT).show();
e.printStackTrace();
}
if (RouterUtil.isSpecificClass(serviceMethod.clazz, Activity.class)) {
Call<T> call = (Call<T>) new ActivityCall(serviceMethod);
return call.execute();
} else if (RouterUtil.isSpecificClass(serviceMethod.clazz, Fragment.class)
|| RouterUtil.isSpecificClass(serviceMethod.clazz, android.app.Fragment.class)) {
Call<T> call = new FragmentCall(serviceMethod);
return call.execute();
} else if (serviceMethod.clazz != null) {
Call<T> call = new IProviderCall<>(serviceMethod);
return call.execute();
}
if (serviceMethod.returnType != null) {
if (serviceMethod.returnType == Integer.TYPE) {
return -1;
} else if (serviceMethod.returnType == Boolean.TYPE) {
return false;
} else if (serviceMethod.returnType == Long.TYPE) {
return 0L;
} else if (serviceMethod.returnType == Double.TYPE) {
return 0.0d;
} else if (serviceMethod.returnType == Float.TYPE) {
return 0.0f;
} else if (serviceMethod.returnType == Void.TYPE) {
return null;
} else if (serviceMethod.returnType == Byte.TYPE) {
return (byte)0;
} else if (serviceMethod.returnType == Short.TYPE) {
return (short)0;
} else if (serviceMethod.returnType == Character.TYPE) {
return null;
}
}
return null;
}
});
}
...
}
這裡ServiceMethod是一個非常重要的類，使用了外觀模式，主要用於解析方法中的被註解所有資訊並儲存起來。
四、攔截器鏈實現
本專案中的攔截器鏈設計，使得使用者可以非常優雅的處理業務邏輯。如下：
@Interceptor(priority = 3)
public class LoginInterceptor implements AInterceptor {
private static final String TAG = "LoginInterceptor";
@Override
public void intercept(final Chain chain) {
//Test2Activity 需要登入
if ("/login-module/Test2Activity".equalsIgnoreCase(chain.path())) {
Routerfit.register(RouteService.class).launchLoginActivity(new ActivityCallback() {
@Override
public void onActivityResult(int i, Object data) {
if (i == Routerfit.RESULT_OK) {//登入成功後繼續執行
Toast.makeText(ActivityLifecycleMonitor.getTopActivityOrApp(), "登入成功", Toast.LENGTH_LONG).show();
chain.proceed();
} else {
Toast.makeText(ActivityLifecycleMonitor.getTopActivityOrApp(), "登入取消/失敗", Toast.LENGTH_LONG).show();
}
}
});
} else {
chain.proceed();
}
}
}
這一部分實現的思想是參考了okhttp中的攔截器，這裡使用了java設計模式責任鏈模式，具體實現歡迎閱讀原始碼。
總結
基本上讀完本文可以對 ARetrofit 的核心原理有了很清晰的理解.簡單來說 ARetrofit 通過 annotationProcessor 在編譯時獲取路由相關內容，通過 ASM 實現了可跨模組獲取物件，最終通過動態代理實現面向切面程式設計(AOP)。
ARetrofit 相對於其他同型別的路由框架來說，其優點是提供了更加簡潔的 API，其中高階用法對開發者提供了更加靈活擴充套件方式，開發者還可以結合 RxJava 完成複雜的業務場景。具體可以參考 ARetrofit 的基本用法，以及 Issues。
———— 參考資料 ————
- Java註解：https://www.jianshu.com/p/ef1146a771b5
- 利用註解動態生成程式碼：https://blog.csdn.net/Gaugamela/article/details/79694302
- Transform API — a real world example：https://medium.com/grandcentrix/transform-api-a-real-world-example-cfd49990d3e1
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