Android中Gradle插件和Transform

2019-03-03 本文已影响13人小红军storm

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1、Gradle插件
2、Transform
3、ASM

1、Gradle插件

1.1、Gradle插件是什么？

Gradle插件打包了可重用的构建逻辑，可以适用不同的项目和构建。

1.2、自定义Gradle插件的流程

（1）、新建一个 Android Library项目，然后除了主目录删除主目录中的所有文件；
（2）、main目录下建立groovy目录和 resources目录，groovy目录用于写插件逻辑， resources目录下用于声明自定义的插件；
（3）、书写插件的方法就是，写一个类实现Plugin类，并实现其apply方法，在apply方法中完成插件逻辑；
（4）、在resources目录下（建立/META-INF/gradle-plugins目录，并）建立一个（plugin.）properties的文件，在里面声明自定义的插件。这个properties文件的名称是我们应用插件时使用的名称。

1.3、Gradle插件应用流程

（5）、使用uploadArchives将插件上传的maven库。
（6）、依赖路径，使用apply plugin应用插件。

2、Transform API

2.1、Transform API是什么

Transform用于在编译打包的.class文件到.dex文件流程中，去转换.class文件。
目前 jarMerge、proguard、multi-dex、Instant-Run都已经换成 Transform 实现。

2.2、如何注册一个自定的Transform

public class SingleClickHunterPlugin implements Plugin<Project> {
    @Override
    public void apply(Project project) {
        AppExtension appExtension = project.getExtensions().getByType(AppExtension);
        appExtension.registerTransform(new SingleClickHunterTransform(project), Collections.EMPTY_LIST);
    }
}

在自定义插件的apply方法中，获取module对应的project的AppExtension，然后通过其registerTransform方法注册一个自定义的Transform。

注册之后，在编译流程中会通过TaskManager#createPostCompilationTasks为这个自定义的Transform生成一个对应的Task，（transformClassesWithSingleClickHunterTransformForDebug），在.class文件转换成.dex文件的流程中会执行这个Task，对所有的.class文件（可包括第三方库的.class）进行转换，转换的逻辑定义在Transform的transform方法中。

2.3、自定义一个Transform

public class CustomTransform extends Transform {
    @Override
    public void transform(TransformInvocation transformInvocation) throws TransformException, InterruptedException, IOException {
        super.transform(transformInvocation);
        //当前是否是增量编译(由isIncremental() 方法的返回和当前编译是否有增量基础)
        boolean isIncremental = transformInvocation.isIncremental();
        //消费型输入，可以从中获取jar包和class文件夹路径。需要输出给下一个任务
        Collection<TransformInput> inputs = transformInvocation.getInputs();
        //OutputProvider管理输出路径，如果消费型输入为空，你会发现OutputProvider == null
        TransformOutputProvider outputProvider = transformInvocation.getOutputProvider();

        for(TransformInput input : inputs) {
            for(JarInput jarInput : input.getJarInputs()) {
                File dest = outputProvider.getContentLocation(
                        jarInput.getFile().getAbsolutePath(),
                        jarInput.getContentTypes(),
                        jarInput.getScopes(),
                        Format.JAR);
                //将修改过的字节码copy到dest，就可以实现编译期间干预字节码的目的了        
                FileUtils.copyFile(jarInput.getFile(), dest);
            }

            for(DirectoryInput directoryInput : input.getDirectoryInputs()) {
                File dest = outputProvider.getContentLocation(directoryInput.getName(),
                        directoryInput.getContentTypes(), directoryInput.getScopes(),
                        Format.DIRECTORY);
                //将修改过的字节码copy到dest，就可以实现编译期间干预字节码的目的了        
                FileUtils.copyDirectory(directoryInput.getFile(), dest);
            }
        }
    }
    @Override
    public String getName() {
        return "CustomTransform";
    }
    @Override 
    public boolean isIncremental() {
        return true; //是否开启增量编译
    }
    @Override
    public Set<QualifiedContent.ContentType> getInputTypes() {
        return TransformManager.CONTENT_CLASS;
    }
    @Override
    public Set<? super QualifiedContent.Scope> getScopes() {
        return TransformManager.SCOPE_FULL_PROJECT;
    }
}

在transform方法中，我们需要将每个jar包和class文件复制到dest路径，这个dest路径就是下一个Transform的输入数据。而在复制时，就可以将jar包和class文件的字节码做一些修改，再进行复制。

2.4、Transform两个过滤纬度

Transform两个过滤纬度

ContentType，数据类型，有CLASSES和RESOURCES两种。
其中的CLASSES包含了源项目中的.class文件和第三方库中的.class文件。
RESOURCES仅包含源项目中的.class文件。
对应getInputTypes() 方法。

Scope，表示要处理的.class文件的范围，主要有
PROJECT， SUB_PROJECTS，EXTERNAL_LIBRARIES等。
对应getScopes() 方法。

2.5、支持增量编译

Transform支持增量编译分为两步：

（1）重写Transform的接口方法：isIncremental()，返回true。

@Override 
public boolean isIncremental() {
    return true;
}

（2）判断当前编译对于Transform是否是增量编译：
如果不是增量编译，则清空output目录，然后按照前面的方式，逐个class/jar处理；
如果是增量编译，根据每个文件的Status，处理文件：
NOTCHANGED: 当前文件不需处理，甚至复制操作都不用；
ADDED、CHANGED: 正常处理，输出给下一个任务；
REMOVED: 移除outputProvider获取路径对应的文件。

注意：当前编译对于Transform是否是增量编译受两个方面的影响：
（1）isIncremental() 方法的返回值；
（2）当前编译是否有增量基础；（clean之后的第一次编译没有增量基础，之后的编译有增量基础）

增量的速度比全量的速度提升了3倍多，而且这个速度优化会随着工程的变大而更加显著。

2.6、支持并发编译

private WaitableExecutor waitableExecutor = WaitableExecutor.useGlobalSharedThreadPool();
//异步并发处理jar/class
waitableExecutor.execute(() -> {
    bytecodeWeaver.weaveJar(srcJar, destJar);
    return null;
});
waitableExecutor.execute(() -> {
    bytecodeWeaver.weaveSingleClassToFile(file, outputFile, inputDirPath);
    return null;
});  
//等待所有任务结束
waitableExecutor.waitForTasksWithQuickFail(true);

为什么要等待所有任务结束？
如果不等待，主线程就会进入下一个任务的处理，可能当前的任务的处理工作还没完成。

并发Transform和非并发Transform下，编译速度提高了80%。

3、ASM

ASM ，速度快、代码量小、功能强大，要写字节码、学习曲线高。
Javassist，学习简单，不用写字节码，比ASM慢，功能少。

3.1、ASM访问字节码流程

private void copy(String inputPath, String outputPath) {
        FileInputStream is = new FileInputStream(inputPath);
        ClassReader cr = new ClassReader(is);
        ClassWriter cw = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_FRAMES);
        cr.accept(cw, 0);
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(outputPath);
        fos.write(cw.toByteArray());
}

（1）、ClassReader负责读取.class字节码；
（2）、ClassReader将所有字节码传递ClassWriter（是一个ClassVisitor）中的（多个）visitxxx接口方法依次进行处理；
（3）、ClassWriter访问某个方法时会将这个方法的所有字节码传递给MethodWriter（是一个MethodVisitor）处理。

默认ClassWriter会保存传递到它的所有字节码，可使用ClassWriter.toByteArray()方法获取经过ClassWriter的字节码。

3.2、以上流程代码证明：ClassReader.accept()。

public void accept(ClassVisitor classVisitor, Attribute[] attributePrototypes, int parsingOptions) {
    
    // 读取当前class的字节码信息
    int accessFlags = this.readUnsignedShort(currentOffset);
    String thisClass = this.readClass(currentOffset + 2, charBuffer);
    String superClass = this.readClass(currentOffset + 4, charBuffer);
    String[] interfaces = new String[this.readUnsignedShort(currentOffset + 6)];
    
    //classVisitor就是刚才accept方法传进来的ClassWriter，每次visitXXX都负责将字节码的信息存储起来
    classVisitor.visit(this.readInt(this.cpInfoOffsets[1] - 7), accessFlags, thisClass, signature, superClass, interfaces);
    
    /**
        略去很多visit逻辑
    */
    //visit Attribute
    while(attributes != null) {
        Attribute nextAttribute = attributes.nextAttribute;
        attributes.nextAttribute = null;
        classVisitor.visitAttribute(attributes);
        attributes = nextAttribute;
    }
    /**
        略去很多visit逻辑
    */
    classVisitor.visitEnd();
}

Gradle中的ClassWriter默认对传递给它的字节码不做任何处理，只做保存工作。
通过默认ClassWriter处理字节码的流程如下：

通过默认ClassWriter处理字节码的流程

3.3、修改字节码

要修改字节码，需要自定义ClassWriter，在其访问类的相应方法时对其做相应操作（使用自定义的MetiodWriter），达到字节码插桩的目的。

修改字节码

3.4、什么事增量编译

我理解的增量编译：
1、基于Task的上次输出快照和这次输入快照对比，如果相同，则跳过相应任务；
2、基于Task本身是否支持增量更新。

3.4、增量编译实验

3.4.1、Transform 的isIncremental()返回true。

@Override
public boolean isIncremental() {
    return true;
}

（1）、clean之后，第一次编译，即使Transform里面isIncremental()返回true，Transform开启了增量编译，此时对Transform来说仍然不是增量编译， transform方法中isIncremental = false；

（2）、不做任何改变直接进行第二次编译，Transform别标记为up-to-date，被跳过执行；

（3）、修改一个文件中代码，进行第三次编译，此时对Transform来说是增量编译，transform方法中isIncremental = false。

3.4.2、Transform 的isIncremental()返回false。

@Override
public boolean isIncremental() {
    return false;
}

（1）、clean之后，第一次编译，此时对Transform来说不是增量编译， transform方法中isIncremental = false；