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?? Hi佳遣，我是丑丑。本文「Android 路線」| 導(dǎo)讀 —— 從零到無窮大 已收錄凡伊。這里有 Android 進(jìn)階成長路線筆記 & 博客，歡迎跟著彭丑丑一起成長窒舟。（聯(lián)系方式在 GitHub）

前言

• 隨著應(yīng)用功能模塊的增多系忙，組件化和插件化的需求日益強(qiáng)烈；
• 在這篇文章里惠豺，我將分析 實(shí)現(xiàn)插件化的基本原理银还。如果能幫上忙风宁，請(qǐng)務(wù)必點(diǎn)贊加關(guān)注，這真的對(duì)我非常重要蛹疯。

目錄

前置知識(shí)

• 反射： 「Java 路線」反射機(jī)制（含 Kotlin）

• 動(dòng)態(tài)代理： 「Java 路線」| 動(dòng)態(tài)代理 & 靜態(tài)代理

• 類加載： Java 虛擬機(jī)| 類加載機(jī)制

• so 庫加載： 「NDK 路線」| so 庫加載到卸載的全過程

• 資源加載： 【點(diǎn)贊催更】

1. 類加載的委派模型

Java 類加載是一種委托機(jī)制（parent delegate）戒财，即：除了頂級(jí)啟動(dòng)類加載器（bootstrap classloader）之外，每個(gè)類加載器都有一個(gè)關(guān)聯(lián)的上級(jí)類加載器（parent 字段）捺弦。當(dāng)一個(gè)類加載器準(zhǔn)備執(zhí)行類加載時(shí)饮寞，它首先會(huì)委托給上級(jí)加載器去加載，而上級(jí)加載器可能還會(huì)繼續(xù)向上委托列吼，遞歸這個(gè)過程幽崩。如果上級(jí)構(gòu)造器無法加載，才會(huì)返回由自己加載寞钥。

更多內(nèi)容：類加載： Java 虛擬機(jī)| 類加載機(jī)制

2. Android 中的類加載器

在 Java 中慌申，JVM 加載的是 .class 文件，而在 Android 中理郑，Dalvik 和 ART 加載的是 dex 文件蹄溉。這里的 dex 文件不僅僅指 .dex 后綴的文件，而是指攜帶 classed.dex 項(xiàng)的任何文件（例如：jar / zip / apk）

這一節(jié)我們就來分析 Android ART 虛擬機(jī) 中的類加載器：

2.1 BootClassLoader

在 Java / Android 中您炉，BootClassLoader 是委托模型中的頂級(jí)加載器柒爵，作為委托鏈的最后一個(gè)成員，它總是最先嘗試加載類的邻吭。它是 ClassLoader 的非靜態(tài)內(nèi)部類餐弱，源碼如下：

ClassLoader.java

class BootClassLoader extends ClassLoader {

    public static synchronized BootClassLoader getInstance() {
        單例
    }

    public BootClassLoader() {
        沒有上級(jí)類加載器
        super(null);
    }

    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) {
        注意 ClassLoader 參數(shù)：傳遞 null
        return Class.classForName(name, false, null);
    }

    @Override
    protected Class<?> loadClass(String className, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
        1、檢查是否加載過
        Class<?> clazz = findLoadedClass(className);

        2囱晴、嘗試加載
        if (clazz == null) {
            clazz = findClass(className);
        }
        return clazz;
    }

Class.java

static native Class<?> classForName(String className, boolean shouldInitialize, ClassLoader classLoader) throws ClassNotFoundException;

要點(diǎn)如下：

• 1膏蚓、BootClassLoader 是單例的，一個(gè)進(jìn)程只會(huì)有一個(gè) BootClassLoader 對(duì)象畸写，并在 JVM 啟動(dòng)的時(shí)候啟動(dòng)驮瞧；
• 2、BootClassLoader 的 parent 字段為空枯芬，沒有上級(jí)類加載器（可以通過判斷一個(gè) ClassLoader#getParent() 是否來空來判斷是否為 BootClassLoader）论笔；
• 3、BootClassLoader#findClass()千所，最終調(diào)用 native 方法狂魔，我在 第 節(jié) 再說。

2.2 BaseDexClassLoader

在 Android 中淫痰，Java 代碼的編譯產(chǎn)物是 dex 格式字節(jié)碼最楷，所以 Android 系統(tǒng)提供了 BaseDexClassLoader 類加載器，用于從 dex 文件中加載類。

BaseDexClassLoader.java

public class BaseDexClassLoader extends ClassLoader {

    private final DexPathList pathList;

    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        從 DexPathList 的路徑中加載類
        Class c = pathList.findClass(name, suppressedExceptions);
        if (c == null) {
            throw new ClassNotFoundException(...);
        }
        return c;
    }

    添加 dex 路徑
    public void addDexPath(String dexPath, boolean isTrusted) {
        pathList.addDexPath(dexPath, isTrusted);
    }

    添加 so 動(dòng)態(tài)庫路徑
    public void addNativePath(Collection<String> libPaths) {
        pathList.addNativePath(libPaths);
    }
}

可以看到籽孙，BaseDexClassLoader 將 findClass() 的任務(wù)委派給 DexPathList 對(duì)象處理烈评，這個(gè) DexPathList 指定了搜索類和 so 動(dòng)態(tài)庫的路徑。

2.3 PathClassLoader & DexClassLoader

從源碼可以看出犯建，PathClassLoader & DexClassLoader 其實(shí)都沒有重寫方法讲冠，所以主要的邏輯還是在 BaseDexClassLoader。

這兩個(gè)類其實(shí)只有一點(diǎn)不同适瓦，在 Android 9.0 之前竿开，DexClassLoader 的構(gòu)造方法需要傳入第二個(gè)參數(shù)optimizedDirectory，這個(gè)路徑是存放優(yōu)化后的 dex 文件的路徑（odex）犹菇。

不過在 Android 9.0 之后德迹，DexClassLoader 也不需要傳這個(gè)參數(shù)了。

DexClassLoader.java - Android 8.0

public DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory, String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
    super(dexPath, new File(optimizedDirectory), librarySearchPath, parent);
}

DexClassLoader.java - Android 9.0

public DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory, String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
    super(dexPath, null, librarySearchPath, parent);
}

PathClassLoader.java

public PathClassLoader(String dexPath,  String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
    super(dexPath, null, librarySearchPath, parent);
}

3. DexPathList 源碼分析

在 第 2 節(jié)里揭芍，我們提到 BaseDexClassLoader 將 findClass() 的任務(wù)委派給 DexPathList 對(duì)象處理胳搞，這一節(jié)我們就來分析 DexPathList 里的處理過程。

DexFile 是 dex 文件在內(nèi)存中的映射
Elment - dexFile
Element[] dexElements 一個(gè)app所有的class文件都在 dexElements里

4. 插件化的基本流程

4.1 如何加載插件中的類称杨？

4.1.1 生成 dex 文件

• 1肌毅、將dx.bat文件添加到環(huán)境變量

sdk
├─ build-tools
     ├── 28.0.2
             ├── dx.bat

dx.bat是用于生成 dex 文件的命令，將它添加到環(huán)境變量里使用起來會(huì)方便些姑原。

• 2悬而、javac 命令編譯 略

• 3、dx 命令生成 dex 文件

dx --dex --output=「輸出文件名.dex」 「com.xurui.test.class」

• 4锭汛、將 dex 文件放置在 sdcard（外部存儲(chǔ)） 略

4.1.2 使用 DexClassLoader 加載 dex 文件

DexClassLoader dexClassLoader = new DexClassLoader("/sdcard/test.dex",
    context.getCacheDir().getAbsolutePath(),
    null,
    context.getClassLoader());

4.1.3 執(zhí)行類加載

try {
    執(zhí)行類加載
    Class<?> clazz = dexClassLoader.loadClass("com.xurui.test");
    ...
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
}

4.2 加載插件的步驟

• 1笨奠、創(chuàng)建插件的 DexClassLoader 類加載器；
• 2唤殴、獲取宿主 App 的 PathClassLoader 類加載器般婆；
• 3、合并兩個(gè)類加載器中的 dexElements朵逝，生成新的 Element[]蔚袍；
• 4、通過反射將新值賦值給宿主的 dexElements 字段配名。

1啤咽、宿主類加載器
ClassLoader appClassLoader = context.getClassLoader();
宿主 DexPathList
Object appPathList = pathListField.get(appClassLoader);
宿主 dexElements
Object[] appDexElements = (Object[]) dexElementsField.get(appPathList);

2、插件加載器
ClassLoader pluginClassLoader = new DexClassLoader(apkPath,
        context.getCacheDir().getAbsolutePath(),
        null,
        appClassLoader);
插件 DexPathList
Object pluginPathList = pathListField.get(pluginClassLoader);
插件 dexElements
Object[] pluginDexElements = (Object[]) dexElementsField.get(pluginPathList);

3渠脉、合并 dexElements
// Object[] obj = new Object[appDexElements.length + pluginDexElements.length]; // x

Object[] newElements = (Object[]) Array.newInstance(appDexElements.getClass().getComponentType(),
        appDexElements.length + pluginDexElements.length);
System.arraycopy(appDexElements, 0, newElements, 0, appDexElements.length);
System.arraycopy(pluginDexElements, 0, newElements, 0, pluginDexElements.length);

4宇整、賦值
dexElementsField.set(appPathList, newElements);

5. 啟動(dòng)插件中的四大組件

5.1 矛盾

在 第 4 節(jié) 中，我們已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了插件中類的加載芋膘。但是對(duì)于四大組件來說没陡，由于插件中的組件沒有在宿主AndroidManifest.xml中注冊涩哟，即時(shí)完成了類加載，也無法啟動(dòng)盼玄。

5.2 解決策略

解決策略是使用一個(gè)代理 Activity 作為中轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)偷天換日：

• 1潜腻、在宿主 App 中注冊「ProxyActivity」;
• 2埃儿、Hook AMS 中啟動(dòng) Activity 的流程，將 「啟動(dòng) PluginActivity」修改為「啟動(dòng) ProxyActivity」融涣；
• 3童番、Hook AMS

使用動(dòng)態(tài)代理和反射機(jī)制可以實(shí)現(xiàn) Hook，而在尋找 Hook 點(diǎn)時(shí)需要遵循以下原則：

• 1威鹿、盡量 Hook 靜態(tài)變量或單例變量（不容易被改變）剃斧；
• 2、盡量 Hook public 的對(duì)象和方法（影響范圍最泻瞿恪）幼东。

5.3 實(shí)現(xiàn)步驟

提示： 以下源碼基于 Android Q - API 26。

• 1科雳、注冊 ProxyActivity 略

• 2根蟹、Hook AMS

1、獲取 singleton 對(duì)象
Class<?> amsClazz = Class.forName("android.app.ActivityManager");
Field singletonField = amsClazz.getDeclaredField("IActivityManagerSingleton");
singletonField.setAccessible(true);
Object singleton = singletonField.get(null);

2糟秘、獲取 IActivityManager 對(duì)象
Class<?> singletonClazz = Class.forName("android.util.Singleton");
Field mInstanceField = singletonClazz.getDeclaredField("mInstance");
mInstanceField.setAccessible(true);
final Object mInstance = mInstanceField.get(singleton);

3简逮、動(dòng)態(tài)代理 IActivityManager
Class<?> iActivityManagerClazz = Class.forName("android.app.IActivityManager");
Object proxyInstance = Proxy.newProxyInstance(context.getClassLoader(),
new Class[]{iActivityManagerClazz},
new InvocationHandler() {
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {

    5、修改 Intent尿赚，替換 PluginActivity 到 ProxyActivity

    6散庶、不修改原有執(zhí)行流程
    return method.invoke(mInstance, args);
    }
});

4、反射修改字段
mInstanceField.set(singleton, proxyInstance);

public static final String EXTRA_TARGET_INTENT = "target_intent";

5凌净、修改 Intent悲龟，替換 PluginActivity 到 ProxyActivity

5.1 過濾
if ("startActivity".equals(method.getName())) {
    int indexOfIntent = -1;
    for (int index = 0; index < args.length; index++) {
        if (args[index] instanceof Intent) {
            indexOfIntent = index;
            break;
        }
    }

    5.2 啟動(dòng) PluginActivity 的Intent
    Intent pluginIntent = (Intent) args[indexOfIntent];

    5.3 啟動(dòng) ProxyActivity 的Intent
    Intent proxyIntent = new Intent();
    proxyIntent.setClassName("com.xurui", "com.xurui.ProxyActivity");
    args[indexOfIntent] = proxyIntent;

    5.4 保存原本的 intent
    proxyIntent.putExtra(EXTRA_TARGET_INTENT, pluginIntent);
}

6、不修改原有執(zhí)行流程
return method.invoke(mInstance, args);

• 3泻蚊、Hook Handler

1躲舌、創(chuàng)建 Handler.callback
Handler.Callback callback = new Handler.Callback() {
    @Override
    public boolean handleMessage(@NonNull Message msg) {
        // msg.obj == ActivityClientRecord
        switch (msg.what) {
            case 100: // LAUNCH_ACTIVITY
                try {
                    Field intentField = msg.obj.getClass().getDeclaredField("intent");
                    intentField.setAccessible(true);

                    1.1 獲取 proxyIntent
                    Intent proxyIntent = (Intent) intentField.get(msg.obj);
                    
                    1.2 替換為 pluginIntent
                    Intent pluginIntent = proxyIntent.getParcelableExtra(EXTRA_TARGET_INTENT);
                    if (null != pluginIntent) {
                        intentField.set(msg.obj, pluginIntent);
                    }
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
        }
        // 不改變原有流程
        return false;
    }
};

2、獲取 ActivityThread 對(duì)象
Class<?> clazz = Class.forName("android.app.ActivityThread");
Field activityThreadField = clazz.getDeclaredField("sCurrentActivityThread");
activityThreadField.setAccessible(true);
Object activityThread = activityThreadField.get(null);

3性雄、獲取 mH 對(duì)象
Field mHField = clazz.getDeclaredField("mH");
mHField.setAccessible(true);
final Handler mH = (Handler) mHField.get(activityThread);

4没卸、賦值
Field mCallbackField = Handler.class.getDeclaredField("mCallback");
mCallbackField.setAccessible(true);
mCallbackField.set(mH, callback);

• 4、版本適配

針對(duì)每個(gè)版本的源碼秒旋，需要分別對(duì) Hook 點(diǎn)進(jìn)行適配约计。

6. 加載插件中的資源

資源加載：asset / res

通過resource訪問，其實(shí)也是通過assetmanager去訪問

2020年12月27 暫停

7. 總結(jié)

創(chuàng)作不易迁筛，你的「三連」是丑丑最大的動(dòng)力煤蚌，我們下次見！