Android插件化技术之旅 1 开篇 - 实现启动插件与调用插

前言

Android技术如今已很成熟了，组件化、插件化、热修复等等框架层出不穷，如果只停留在单纯的会用框架上，技术永远得不到成长，只有懂得其原理，能够婉婉道来，能够自己手动写出，技术才会得到成长，与其焦虑未来，不如把握现在。本篇将手写教大家写出插件化框架，插件化技术是Android高级工程师必备的技术之一，懂其思想，知其原理。本篇专题将由10篇文章来详细的讲解插件化技术，深耕一个技术领域，才能懂得如何更广阔的横向发展。

本专题代码地址

什么是插件化？

插件化技术的起源于免安装运行APK的想法，这个免安装的APK就是一个插件，支持插件化的app可以在运行时加载和运行插件，这样便可以将app中一些不常用的功能模块做成插件，一方面减小了安装包的大小，另一方面可以实现app功能的动态扩展。

在过去几年有一款叫23code的应用，不知大家是否知道，这款应用大火在于，它可以直接下载demo并运行起来，这可以说是最早的插件化应用。

现在并没有什么新的插件化项目了，比较流行的框架有如下：

第一代：dynamic-load-apk最早使用ProxyActivity这种静态代理技术，由ProxyActivity去控制插件中PluginActivity的生命周期。该种方式缺点明显，插件中的activity必须继承PluginActivity，开发时要小心处理context。而DroidPlugin通过Hook系统服务的方式启动插件中的Activity，使得开发插件的过程和开发普通的app没有什么区别，但是由于hook过多系统服务，异常复杂且不够稳定。

第二代：为了同时达到插件开发的低侵入性（像开发普通app一样开发插件）和框架的稳定性，在实现原理上都是趋近于选择尽量少的hook，并通过在manifest中预埋一些组件实现对四大组件的插件化。另外各个框架根据其设计思想都做了不同程度的扩展，其中Small更是做成了一个跨平台，组件化的开发框架。

第三代：VirtualApp比较厉害，能够完全模拟app的运行环境，能够实现app的免安装运行和双开技术。Atlas是阿里今年开源出来的一个结合组件化和热修复技术的一个app基础框架，其广泛的应用与阿里系的各个app，其号称是一个容器化框架。

插件化的未来：去年比较火的ReactNative，尽管它不可能成为最终方案，但是移动应用Web化是一个必然的趋势，就好像曾经的桌面应用由C/S到B/S的转变。从Google今年推崇的Flutter,移动应用越来越趋向于Web化。

插件化与组件化的区别？

至于什么是组件化，大家可以看我写的关于组件化的专题

组件化是将各个模块分成独立的组件，每个组件都要打进apk包中。

而插件化各个组件都可以单独打成apk包，在需要时下载apk包，并加载运行。

插件化原理

1 设计接纳标准，符合这个标准的app都能接入进来，该标准跟生命周期相关。

2 设计好插件遵循这个标准，由于插件没有安装（上下文均不可用），需要给插件传递一个上下文。

3 用一个空壳Activity 放入插件内容。

4 反射得到Apk里面MainActivity的全类名。

5 加载

image.png

从上图可以看出，启动一个差价，核心代码就是ProxyActivity和PluginInterfaceActivity.下面我们着重讲解核心思想的代码。

代码其实很简单，启动插件的过程：

1. 首先需要一个空壳的ProxyActivity来启动插件的Activity。
2. ProxyActivity根据插件apk包的信息，拿到插件中的ClassLoader和Resource,然后通过反射并创建MainActivity 转换为PluginInterfaceActivity，并调用其onCreate方法。
3. 插件调用的setContentView被重写了，会去调用ProxyActivity的setContentView，由于ProxyActivity的getClassLoader和gerResource被重写是插件中的resource，所以ProxyActivity的setContentView能够访问插件中的资源，findViewById同样也是调用ProxyActivity的。
4. ProxyActivity中的其他生命周期回调函数中调用相应PluginActivity的生命周期。

image.png

直接上代码

下面代码定义了插件Activity必须要实现的一个接口，也可说定义的一个标准，由于插件并没有安装到手机上，无法拿到上下文，生命周期自然也无法调用，我们需要将宿主的一个空壳ProxyActivity，将生命周期传递给插件。插件需要用到上下文的方法都需要重写。

public interface PluginInterfaceActivity {

    /**
     * 上下文的传递 通过上下文来启动Activity
     *
     * @param activity
     */
    void attach(Activity activity);

    //---------------------- 生命周期 传递到插件中 -------------------------//

    void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState);

    void onStart();

    void onResume();

    void onPause();

    void onStop();

    void onRestart();

    void onDestroy();

    void onSaveInstanceState(Bundle outState);

    boolean onTouchEvent(MotionEvent event);

    void onBackPressed();
}

重写必须要用到的方法，插件的Activity都需要继承BaseActivity

public class BaseActivity extends AppCompatActivity implements PluginInterfaceActivity {

    protected Activity mActivity;

    @Override
    public void attach(Activity proxyActivity) {
        this.mActivity = proxyActivity;
    }


    @Override
    public void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {

    }

    @Override
    public void onStart() {

    }

    @Override
    public void onResume() {

    }

    @Override
    public void onPause() {

    }

    @Override
    public void onStop() {

    }

    @Override
    public void onRestart() {

    }

    @Override
    public void onDestroy() {

    }

    @Override
    public void onSaveInstanceState(Bundle outState) {

    }

    //--------------------------凡事用到上下文的地方都需要重写，需要重写的方法-----------------------------//

    /**
     * 这里我们要使用宿主传递过来的上下文进行加载view
     *
     * @param view
     */
    @Override
    public void setContentView(View view) {
        if (mActivity != null) {
            mActivity.setContentView(view);
        } else {
            super.setContentView(view);
        }
    }

    @Override
    public void setContentView(int layoutResID) {
        if (mActivity != null) {
            mActivity.setContentView(layoutResID);
        } else {
            super.setContentView(layoutResID);
        }
    }

    @Override
    public <T extends View> T findViewById(int id) {
        if (mActivity != null) {
            return mActivity.findViewById(id);
        } else {
            return super.findViewById(id);
        }
    }

    @Override
    public Intent getIntent() {
        if (mActivity != null) {
            return mActivity.getIntent();
        }
        return super.getIntent();
    }

    @Override
    public ClassLoader getClassLoader() {
        if (mActivity != null) {
            return mActivity.getClassLoader();
        }
        return super.getClassLoader();
    }

    @Override
    public LayoutInflater getLayoutInflater() {
        if (mActivity != null) {
            return mActivity.getLayoutInflater();
        }
        return super.getLayoutInflater();
    }

    @Override
    public ApplicationInfo getApplicationInfo() {
        if (mActivity != null) {
            return mActivity.getApplicationInfo();
        }
        return super.getApplicationInfo();
    }

    @Override
    public Window getWindow() {
        return mActivity.getWindow();
    }


    @Override
    public WindowManager getWindowManager() {
        return mActivity.getWindowManager();
    }

    @Override
    public void startActivity(Intent intent) {
        if (mActivity != null) {
            //插件的launchMode 只能够是标准的
            Intent intent1 = new Intent();
            intent1.putExtra("className", intent.getComponent().getClassName());
            mActivity.startActivity(intent1);
        } else {
            super.startActivity(intent);
        }
    }

    @Override
    public ComponentName startService(Intent service) {
        if (mActivity != null) {
            Intent m = new Intent();
            m.putExtra("serviceName", service.getComponent().getClassName());
            return mActivity.startService(m);
        } else {
            return super.startService(service);
        }
    }
}

下面来看宿主是如何启动插件的呢？
通过一个空壳的Activity
ProxyActivity代理的方式最早是由dynamic-load-apk提出的，其思想很简单，在主工程中放一个ProxyActivy，启动插件中的Activity时会先启动ProxyActivity，在ProxyActivity中创建插件Activity，并同步生命周期。

public class ProxyActivity extends AppCompatActivity {

    //需要加载插件的全类名
    private String className;

    private PluginInterfaceActivity pluginInterfaceActivity;

    @Override
    protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        className = getIntent().getStringExtra("className");
//        Class.forName()
        //插件并没有被安装到手机上的
        try {
            //className 代表activity的全类名
            Class activityClass = getClassLoader().loadClass(className);
            //调用构造函数
            Constructor constructors = activityClass.getConstructor(new Class[]{});
            //得到Activity对象
            Object newInstance = constructors.newInstance(new Object[]{});
            //最好不要反射 onCreate()
            //通过标准来
            pluginInterfaceActivity = (PluginInterfaceActivity) newInstance;
            //注入上下文
            pluginInterfaceActivity.attach(this);
            Bundle bundle = new Bundle();//将一些信息传递
            bundle.putString("test", "我是宿主给你传递数据");
            pluginInterfaceActivity.onCreate(bundle);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void startActivity(Intent intent) {
        String className = intent.getStringExtra("className");
        Intent intent1 = new Intent(this, ProxyActivity.class);
        intent1.putExtra("className", className);
        super.startActivity(intent1);
    }

    @Override
    public ComponentName startService(Intent service) {
        String serviceName = service.getStringExtra("serviceName");
        Intent intent = new Intent(this, ProxyService.class);
        intent.putExtra("serviceName", serviceName);
        return super.startService(intent);
    }

    //对外
    @Override
    public ClassLoader getClassLoader() {
        return PluginManager.getInstance().getClassLoader();
    }

    @Override
    public Resources getResources() {
        return PluginManager.getInstance().getResources();
    }

    @Override
    protected void onStart() {
        super.onStart();
        pluginInterfaceActivity.onStart();
    }

    @Override
    protected void onResume() {
        super.onResume();
        pluginInterfaceActivity.onResume();
    }

    @Override
    protected void onPause() {
        super.onPause();
        pluginInterfaceActivity.onPause();
    }

    @Override
    protected void onStop() {
        super.onStop();
        pluginInterfaceActivity.onStop();
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        pluginInterfaceActivity.onDestroy();
    }
}

启动插件的代码如下：

public void loadPlugin(View view) {
        loadDownPlugin();
        Intent intent = new Intent(this, ProxyActivity.class);
        //得到全类名
        intent.putExtra("className", PluginManager.getInstance().getPackageInfo().activities[0].name);
        startActivity(intent);
    }

其实，启动插件就是启动宿主的一个空壳的Activity，将这个空壳的Activity的上文和生命周期传递到插件的Activity。

这便是启动插件的核心代码：

 //className 代表activity的全类名
            Class activityClass = getClassLoader().loadClass(className);
            //调用构造函数
            Constructor constructors = activityClass.getConstructor(new Class[]{});
            //得到Activity对象
            Object newInstance = constructors.newInstance(new Object[]{});
            //最好不要反射 onCreate()
            //通过标准来
            pluginInterfaceActivity = (PluginInterfaceActivity) newInstance;
            //注入上下文
            pluginInterfaceActivity.attach(this);
            Bundle bundle = new Bundle();//将一些信息传递
            bundle.putString("test", "我是宿主给你传递数据");
            pluginInterfaceActivity.onCreate(bundle);

其实我们就是启动了宿主中的一个空壳Activity，然后加载插件APK包中的资源，并将生命周期传递，那么下面我们思考一个问题：

插件中的MainActivity调用插件中的OtherActivity，是如何调用的呢？startActivity需不需要重写？

答案是肯定的，启用插件中的其他Activity，其实就是重新创建一个新的空壳的Activity。

   //重写插件中的startActivity 将要启动的Activity的全类名传递给ProxyActivity
   @Override
    public void startActivity(Intent intent) {
        if (mActivity != null) {
            //插件的launchMode 只能够是标准的
            Intent intent1 = new Intent();
            intent1.putExtra("className", intent.getComponent().getClassName());
            mActivity.startActivity(intent1);
        } else {
            super.startActivity(intent);
        }
    }
    
    //重写ProxyActivity的startActivity，跳转一个新的ProxyActivity，并跳转Activity的全类名传递过去，相当于重走了一边上面的过程
    @Override
    public void startActivity(Intent intent) {
        String className = intent.getStringExtra("className");
        Intent intent1 = new Intent(this, ProxyActivity.class);
        intent1.putExtra("className", className);
        super.startActivity(intent1);
    }

ProxyActivity代理方式主要注意两点：

• ProxyActivity中需要重写getResouces，getAssets，getClassLoader方法返回插件的相应对象。生命周期函数以及和用户交互相关函数，如onResume，onStop，onBackPressedon，KeyUponWindow，FocusChanged等需要转发给插件。
• PluginActivity中所有调用context的相关的方法，如setContentView，getLayoutInflater，getSystemService等都需要调用ProxyActivity的相应方法。

调用插件中的Service

通过上述的讲解，我们知道了调用插件中的Activity，其实就是在宿主中创建一个空壳的Acitvity,然后加载插件中的资源，传递上下文。

那么调用插件中的Service呢？原理是一样的，原理是一样的还是在宿主中创建一个空壳的Service ProxyService,ProxyService 将生命周期传递给插件中的Service

自己可以去实现一下，这里我只把核心代码给出

public class ProxyService extends Service {
    private String serviceName;

    private PluginInterfaceService pluginInterfaceService;

    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        return null;
    }

    private void init(Intent intent) {
        //开启某个服务的全类名
        serviceName = intent.getStringExtra("serviceName");
        //生成一个class
        DexClassLoader classLoader = PluginManager.getInstance().getClassLoader();
        try {
            Class<?> aClass = classLoader.loadClass(serviceName);
            Constructor<?> constructor = aClass.getConstructor(new Class[]{});
            //获取某个service对象
            Object newInstance = constructor.newInstance(new Object[]{});
            pluginInterfaceService = (PluginInterfaceService) newInstance;
            pluginInterfaceService.attach(this);
            Bundle bundle = new Bundle();
            pluginInterfaceService.onCreate();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) {
        if (pluginInterfaceService == null) {
            init(intent);
        }
        return pluginInterfaceService.onStartCommand(intent, flags, startId);
    }

    @Override
    public void onStart(Intent intent, int startId) {
        super.onStart(intent, startId);
        pluginInterfaceService.onStart(intent, startId);
    }

    @Override
    public void onConfigurationChanged(Configuration newConfig) {
        super.onConfigurationChanged(newConfig);
        pluginInterfaceService.onConfigurationChanged(newConfig);
    }

    @Override
    public void onLowMemory() {
        super.onLowMemory();
        pluginInterfaceService.onLowMemory();
    }

    @Override
    public void onTrimMemory(int level) {
        super.onTrimMemory(level);
        pluginInterfaceService.onTrimMemory(level);
    }

    @Override
    public boolean onUnbind(Intent intent) {
        pluginInterfaceService.onUnbind(intent);
        return super.onUnbind(intent);
    }

    @Override
    public void onRebind(Intent intent) {
        super.onRebind(intent);
        pluginInterfaceService.onRebind(intent);
    }

    @Override
    public void onTaskRemoved(Intent rootIntent) {
        super.onTaskRemoved(rootIntent);
        pluginInterfaceService.onTaskRemoved(rootIntent);
    }

    @Override
    public void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        pluginInterfaceService.onDestroy();
    }
}

需要注意的是：ProxyActivity和ProxyService一定要在宿主的 Manifest 中注册。

OK，这编文章的讲解是插件化最初的时候出现的设计原理，接下来会一步步深入讲解。