Android apk动态加载机制的研究：资源加载和activity生命周期管理

Posted 2022-06-24 singwhatiwanna

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前言

为了更好地阅读本文，你需要先阅读Android apk动态加载机制的研究这篇文章，在此文中，博主分析了android中apk的动态加载机制，并在文章的最后指出需要解决的两个复杂问题：资源的访问和activity生命周期的管理，而本文将会分析这两个复杂问题的解决方法。需要说明的一点是，我们不可能调起任何一个未安装的apk，这在技术上是无法实现的，我们调起的apk必须受某种规范的约束，只有在这种约束下开发的apk，我们才能将其调起。另外，本文给出的解决方案也不是完美的，但是逻辑已经可以正常地跑通了，剩下的极个别细节问题是可以优化的。

资源管理

我们知道，宿主程序调起未安装的apk，一个很大的问题就是资源如何访问，具体来说就是，凡是以R开头的资源都不能访问了，因为宿主程序中并没有apk中的资源，所以通过R来加载资源是行不通的，程序会报错：无法找到某某id所对应的资源。针对这个问题，有人提出了将apk中的资源在宿主程序中也copy一份，这虽然能解决问题，可以一听起来就很奇怪，首先这样会持有两份资源，会增加宿主程序包的大小，其次，没发布一个插件都需要将资源copy到宿主程序中，这样就意味着每发布一个插件都要更新一下宿主程序，这和插件化的思想是相悖的，插件化的目的就是要减小宿主程序apk包的大小同时降低宿主程序的更新频率并做到自由装载模块。所以这种方法并不可行。还有人提供了一种方式：将apk中的资源解压出来，然后通过文件流去读取资源，这样做理论上是可行的，但是实际操作起来还是有很大难度的，首先不同资源有不同的文件流格式，比如图片、xml等，还有就是针对不同设备加载的资源可能是不一样的，如果选择合适的资源也是一个需要解决的问题，基于这两点，这种方法不建议使用，因为它实现起来有难度。下面说说本文所采用的方法。

我们知道，activity的工作主要是由ContextImpl来完成的， 它在activity中是一个叫做mBase的成员变量。注意到Context中有如下两个抽象方法，看起来是和资源有关的，实际上context就是通过它们来获取资源的，这两个抽象方法的真正实现在ContextImpl中。也即是说，只要我们自己实现这两个方法，就可以解决资源问题了。

    /** 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();

下面看一下如何实现这两个方法

首先要加载apk中的资源：

    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());
    

说明：加载的方法是通过反射，通过调用AssetManager中的addAssetPath方法，我们可以将一个apk中的资源加载到Resources中，由于addAssetPath是隐藏api我们无法直接调用，所以只能通过反射，下面是它的声明，通过注释我们可以看出，传递的路径可以是zip文件也可以是一个资源目录，而apk就是一个zip，所以直接将apk的路径传给它，资源就加载到AssetManager中了，然后再通过AssetManager来创建一个新的Resources对象，这个对象就是我们可以使用的apk中的资源了，这样我们的问题就解决了。

    /**
     * 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) 
        int res = addAssetPathNative(path);
        return res;
    

其次是要实现那两个抽象方法

    @Override
    public AssetManager getAssets() 
        return mAssetManager == null ? super.getAssets() : mAssetManager;
    

    @Override
    public Resources getResources() 
        return mResources == null ? super.getResources() : mResources;
    

okay，问题搞定。这样一来，在apk中就可以通过R来访问资源了。

activity生命周期的管理

这是本文开头提到的另一个需要解决的难题。为什么会有这个问题，其实很好理解，apk被宿主程序调起以后，apk中的activity其实就是一个普通的对象，不具有activity的性质，因为系统启动activity是要做很多初始化工作的，而我们在应用层通过反射去启动activity是很难完成系统所做的初始化工作的，所以activity的大部分特性都无法使用包括activity的生命周期管理，这就需要我们自己去管理。谈到activity生命周期，其实就是那几个常见的方法：onCreate、onStart、onResume、onPause等，由于apk中的activity不是真正意义上的activity（没有在宿主程序中注册且没有完全初始化），所以这几个生命周期的方法系统就不会去自动调用了。针对此类问题，采用Fragment是一个不错的方法，Fragment从3.0引入，通过support-v4包，可以兼容3.0以下的android版本。Fragment既有类似于Activity的生命周期，又有类似于View的界面，将Fragment加入到Activity中，activity会自动管理Fragment的生命周期，通过第一篇文章我们知道，apk中的activity是通过宿主程序中的代理activity启动的，将Fragment加入到代理activity内部，其生命周期将完全由代理activity来管理，但是采用这种方法，就要求apk尽量采用Fragment来实现，还有就是在做页面跳转的时候有点麻烦，当然关于Fragment相关的内容我将在后面再做研究，本文不采用Fragment而是通过反射去手动管理activity的生命周期。

我们要在代理activity中去反射apk中activity的所有生命周期的方法，然后将activity的生命周期和代理activity的生命周期进行同步。首先，反射activity生命周期的所有方法，还反射了onActivityResult这个方法，尽管它不是典型的生命周期方法，但是它很有用。

    protected void instantiateLifecircleMethods(Class<?> localClass) 
        String[] methodNames = new String[] 
                "onRestart",
                "onStart",
                "onResume",
                "onPause",
                "onStop",
                "onDestory"
        ;
        for (String methodName : methodNames) 
            Method method = null;
            try 
                method = localClass.getDeclaredMethod(methodName, new Class[]  );
                method.setAccessible(true);
             catch (NoSuchMethodException e) 
                e.printStackTrace();
            
            mActivityLifecircleMethods.put(methodName, method);
        

        Method onCreate = null;
        try 
            onCreate = localClass.getDeclaredMethod("onCreate", new Class[]  Bundle.class );
            onCreate.setAccessible(true);
         catch (NoSuchMethodException e) 
            e.printStackTrace();
        
        mActivityLifecircleMethods.put("onCreate", onCreate);

        Method onActivityResult = null;
        try 
            onActivityResult = localClass.getDeclaredMethod("onActivityResult",
                    new Class[]  int.class, int.class, Intent.class );
            onActivityResult.setAccessible(true);
         catch (NoSuchMethodException e) 
            e.printStackTrace();
        
        mActivityLifecircleMethods.put("onActivityResult", onActivityResult);
    

其次，同步生命周期，主要看一下onResume和onPause，其他方法是类似的。看如下代码，很好理解，就是当系统调用代理activity生命周期方法的时候，就通过反射去显式调用apk中activity的对应方法。

    @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();
    

插件apk的开发规范

文章开头提到，要想成为一个插件apk，是要满足一定条件的，如下是采用本文机制开发插件apk所需要遵循的规范：

1. 不能用this：因为this指向的是当前对象，即apk中的activity，但是由于activity已经不是常规意义上的activity，所以this是没有意义的。

2. 使用that：既然this不能用，那就用that，that是apk中activity的基类BaseActivity中的一个成员，它在apk安装运行的时候指向this，而在未安装的时候指向宿主程序中的代理activity，anyway，that is better than this。

3. 不能直接调用activity的成员方法：而必须通过that去调用，由于that的动态分配特性，通过that去调用activity的成员方法，在apk安装以后仍然可以正常运行。

4. 启动新activity的约束：启动外部activity不受限制，启动apk内部的activity有限制，首先由于apk中的activity没注册，所以不支持隐式调用，其次必须通过BaseActivity中定义的新方法startActivityByProxy和startActivityForResultByProxy，还有就是不支持LaunchMode。

5. 目前暂不支持Service、BroadcastReceiver等需要注册才能使用的组件。

后续工作

1. DLIntent的定义，通过自定义的intent，来完成activity的无约束调起

2. 采用Fragment的生命周期管理

3. Service、BroadcastReceiver等组件的调起

4. 性能优化

效果

首先宿主程序运行后，会把位于/mnt/sdcard/DynamicLoadHost目录下的所有apk都加载进来，然后点击列表就可以调起对应的apk，本文中的demo和第一篇文章中的demo看起来差不多，实际是有区别的，区别有两点：activity具有生命周期、加载资源可以用R，具体的代码实现请大家参见源码。

源码下载：https://github.com/singwhatiwanna/dynamic-load-apk