在剛剛過去的云棲大會上，手淘宣布其移動容器化框架Atlas將于2017年年初開源冈爹，對這個框架，在過去團隊對外部做過一些分享欧引，外界也一直對其十分關(guān)注频伤，到現(xiàn)在它終于即將開源了。
本文將介紹Atlas的設(shè)計思路和手淘對容器化维咸、組件化和動態(tài)化上的思考，主要內(nèi)容來自阿里巴巴資深技術(shù)專家倪生華（玄黎）在2016杭州云棲大會上的分享惠爽。
Atlas是什么
2013年癌蓖，手淘航母戰(zhàn)略的制定，帶來了業(yè)務(wù)和開發(fā)人員的翻倍膨脹婚肆。從不到100人猛增四五倍租副，同時業(yè)務(wù)數(shù)量大增，整個客戶端的架構(gòu)和發(fā)版節(jié)奏受到極大挑戰(zhàn)较性，Atlas作為之前手淘客戶端的基礎(chǔ)框架用僧，進行了一次大的重構(gòu)，形成了今天的Atlas赞咙。
Atlas是一個Android客戶端容器化框架责循，主要提供了組件化、動態(tài)性攀操、解耦化的支持院仿。支持工程師在工程編碼期、Apk運行期以及后續(xù)運維修復(fù)期的各種問題速和。
在工程期歹垫，實現(xiàn)工程獨立開發(fā)，調(diào)試的功能颠放，工程模塊獨立排惨。
在運行期，實現(xiàn)完整的組件生命周期的映射碰凶，類隔離等機制暮芭。
在運維期鹿驼，提供快速增量的更新修復(fù)能力，快速升級谴麦。
Atlas是工程期和運行期共同起作用的框架蠢沿，它的特點是盡量將一些工作放到工程期，這樣來保證運行期的簡單匾效，穩(wěn)定舷蟀。
目前，Atlas在淘系A(chǔ)pp的應(yīng)用十分廣泛面哼，手淘自身超過60+業(yè)務(wù)組件野宜、20個協(xié)作團隊，以及百萬行級別代碼都在Atlas上運行魔策，其快速迭代能力讓應(yīng)用的發(fā)布周期從每月到每周再到隨時發(fā)布匈子，在過去半年里就發(fā)布了446次。另外Atlas本身非常輕量闯袒，只有90多個類虎敦，支持大小型App開發(fā)，從大型的手淘到相對小型的阿里健康等都是用的這個框架政敢。其穩(wěn)定性也接受了考驗其徙，兼容Android 4.x以上系統(tǒng)版本。整體手淘的Crash率一直維持在萬分之五左右喷户，因為容器導(dǎo)致的crash占比小于百分之一唾那。
從這個意義上來說，Atlas首先要解決的問題是大規(guī)模團隊的協(xié)作問題褪尝，訴求包括并行開發(fā)闹获、快速迭代、工程解耦河哑，然后解決的問題是客戶端動態(tài)更新的問題避诽。手淘內(nèi)部思考的解決方案就是組件化。
Atlas組件化實現(xiàn)
組件化璃谨，業(yè)界稱為插件化茎用，不過這里Atlas的組件化和現(xiàn)在的插件化有一些不一樣的地方。組件化是需要去知道組件的功能睬罗，設(shè)計更規(guī)范轨功。
(手淘APK包目錄結(jié)構(gòu))
這是一個手機淘寶的APK包，第一層目錄上與標(biāo)準(zhǔn)的APK是完全一樣的容达，在APP會有很多的so文件古涧，如果解開來看的話，它的結(jié)構(gòu)類似于完整的APK花盐，但本身并不能獨立運行羡滑，它跟很多插件化的差別是在運行期菇爪，它是運行在整個容器里的，每一個組件都是獨立的Bundle柒昏。
從模塊來劃分凳宙，手淘APK可以分為兩層，上層是經(jīng)過拆分的業(yè)務(wù)Bundle职祷，掃碼氏涩、評價、詳情有梆，各個業(yè)務(wù)之間可以進行功能的調(diào)用是尖，可以通過路由調(diào)度到其他業(yè)務(wù)方。下層是共享的底層中間件泥耀，向業(yè)務(wù)方開放各種能力饺汹，如網(wǎng)絡(luò)庫、圖片庫等痰催，會在容器里進行統(tǒng)一地把控兜辞，這樣做的好處是包做到盡可能小，第二是性能佳夸溶。
這一塊是Atlas的整體設(shè)計逸吵，分為五層：
第一層我們稱之為Hack層，包括OS Hack toolkit & verifier蜘醋，這里我們對系統(tǒng)能力做一些擴展胁塞，然后做一些安全校驗咏尝。
第二層是Bundle Franework压语，就是我們的容器基礎(chǔ)框架，提供Bundle管理编检、加載胎食、生命周期、安全等一些最基本的能力允懂。
第三層是運行期管理層厕怜，包括清單，我們會把所有的Bundle和它們的能力列在一個清單上蕾总，在調(diào)用時方便查找粥航；另外是版本管理，會對所有Bundle的版本進行管理生百；再就是代理递雀，這里就是和業(yè)界一些插件化框架機制類似的地方，我們會代理系統(tǒng)的運行環(huán)境蚀浆，讓Bundle運行在我們的容器框架上缀程；然后還有調(diào)試和監(jiān)控工具搜吧，是為了方便工程期開發(fā)調(diào)試。
第四層是業(yè)務(wù)層了杨凑，這里我們向業(yè)務(wù)方暴露了一些接口滤奈，如框架生命周期、配置文件撩满、工具庫等等蜒程。
最上面一層是應(yīng)用接入層，就是我們的業(yè)務(wù)代碼了鹦牛。
所以Atlas作為一個框架提供了相對完整的能力搞糕，業(yè)務(wù)層的開發(fā)可以在框架生命周期的各個環(huán)節(jié)做一些自定義的動作，也可以自由的調(diào)用系統(tǒng)曼追、框架窍仰，乃至其它組件釋放的能力。
組件化技術(shù)細節(jié)
前面講的是容器層面的比較概要的東西礼殊，下面我們會講一些具體的細節(jié)驹吮。
關(guān)于Bundle的生命周期會提供細粒度的節(jié)點，比如下面是一個Bundle從加載到運行的周期：
startInstall：開始加載晶伦。這個時候框架會做一些拷貝文件碟狞、釋放lib、加載Bundle的事情婚陪；
Installed：加載完畢族沃。這時框架會注入資源路徑，創(chuàng)建class loader泌参；
resolved：解析完畢脆淹，框架會檢查組件配置是否合法，是否能被解析沽一；
active：運行組件盖溺，即開始運行組件Bundle；
started：運行成功铣缠。
組件化涉及到的第一個問題是Manifest處理烘嘱，一個是因為來源很多，有宿主Manifest蝗蛙、Aar Manifest以及組件Manifest蝇庭，另外不同組件的Manifest經(jīng)常發(fā)生變化，要求我們靈活地去處理捡硅。這里的做法是在工程期將所有的Manifest進行Merge操作哮内，這里需要注意的是Bundle的依賴單獨Merge，因為這里涉及到依賴仲裁的問題病曾。最后解析各個Bundle的Merge Manifest牍蜂，得到整包的BundleInfoList漾根，就是上面我們提到的Bundle信息清單。
第二個是類加載鲫竞，這里利用Delegate ClassLoader來動態(tài)加載組件的類辐怕。Delegate ClassLoader先查找宿主Bundle的PathClassLoader，然后根據(jù)前面的BundleList找到對應(yīng)的BundleClassLoader.
第三個是資源从绘，我們會用自己的DelegeteResources替換掉系統(tǒng)的resource寄疏，Bundle的資源會逐個在安裝的時候添加到AssertPath，由于添加Bundle的順序非固定僵井，不分區(qū)會導(dǎo)致資源查找錯亂陕截。
另外，Dalvik和ART上的資源查找過程順序是不一樣的批什，加上小米等系統(tǒng)會重寫自己的resources农曲，所以我們會適配不同的機型，往后追加AssetsPath或者往前追加驻债，系統(tǒng)AssetManager是個單例乳规，默認(rèn)往后追加，如果往前追加合呐，則需要重新創(chuàng)建AssetsManager對象暮的，同樣主dex動態(tài)部署的時候要達到替換原有resource的目的，必須保證插入順序與查找順序一致淌实。
還有需要注意的是冻辩，每次更新resourceTable的時候，必須保證apkresource拆祈，runtime的系統(tǒng)resource恨闪，例如webview，bundle resource都已經(jīng)添加成功缘屹，而且唯一凛剥，順序正確侠仇。
不同Bundle的資源可能發(fā)生命名沖突轻姿，我們是用了一種相對來說簡單的方法，將各自的Bundle分配成不同的ID逻炊，保證所有的業(yè)務(wù)資源不會產(chǎn)生沖突互亮，盡量將問題放到工程期解決。在很多代碼里余素，通過反射來調(diào)用整個資源豹休，在5.0以上的系統(tǒng)是沒有問題的，它只找第一個桨吊，對業(yè)務(wù)代碼而言威根，原來是怎么寫的凤巨，今天還是怎么去寫。
關(guān)于組件化性能這一部分洛搀，我們引入了按需加載敢茁，因為手淘APK有70多個Bundle，每個用戶真正用的時候只需要5或10個留美，所以不需要加載所有的Bundle彰檬。Bundle之間進行隔離，通過Android四大原生組件進行交互谎砾，這樣Bundle之間可以比較好的解耦逢倍。我們所有調(diào)用的入口都是基于BundleInfolist去做的，根據(jù)這個清單信息景图，得到組件所在Bundle较雕，如果需要加載，我們就進行install挚币、dexopt等操作郎笆。
另外，對于解決組件依賴問題忘晤，定義了兩種新的組件格式Awb（業(yè)務(wù)Bundle）和solib（so庫）宛蚓，前者與AAR一致，不過不添加本地lib设塔，在構(gòu)建的時候做依賴仲裁區(qū)分凄吏，后者是Native so庫的依賴。Awb其實就是AAR闰蛔，只是后綴修改了痕钢，如果你的包放在宿主Bundle就用AAR，如果是組件Bundle就用Awb序六。
對于業(yè)務(wù)Bundle的依賴任连，我們在構(gòu)建期會將宿主Bundle和業(yè)務(wù)Bundle及其依賴分別打包，然后按照最短路徑例诀、第一聲明原則進行樹狀仲裁随抠，得到每個Bundle需要的依賴，在打包的時候會將依賴庫放到各自的Bundle里去繁涂。
最后是APK構(gòu)建拱她，我們對它做了比較大的調(diào)整。上面的圖中扔罪，其實左邊這一部分是一個標(biāo)準(zhǔn)的APK的構(gòu)建過程秉沼，包括處理，編譯，到簽名的過程唬复。我們這個不同的地方是多了Awb需要特殊處理矗积，其中Awb的資源根據(jù)宿主的resource.ap_和包內(nèi)資源構(gòu)建，R文件由Bundle R資源和宿主R資源合并而來敞咧，然后我們對Aapt進行了修改漠魏，對每個awb分配不同的packageId，然后進行統(tǒng)一混淆妄均，生產(chǎn)各個AWB的Dex柱锹，打包為APK，簽名之后復(fù)制到libs丰包，改名為so文件禁熏，然后合并到taobao APK. 這就是我們組件化的整個過程。
Atlas動態(tài)化
在一個容器框架內(nèi)邑彪，組件化和動態(tài)化是相輔相成的瞧毙，組件只是解決了解耦的問題，但我們?nèi)绻胍S時發(fā)包寄症，就必須讓容器框架具備動態(tài)化能力宙彪。我們在完成了Atlas的組件化之后，做了動態(tài)化的支持有巧。動態(tài)化的好處一個是包的大小縮減释漆，我們可以將一些包在運行后下載到應(yīng)用中，另一個是具備動態(tài)發(fā)版和修復(fù)能力篮迎。
增量動態(tài)化方案
Atlas提供了動態(tài)部署的能力男图，主要目標(biāo)是動態(tài)業(yè)務(wù)發(fā)布，以及問題修復(fù)甜橱。它基于手淘自研差量算法逊笆，主Bundle基于ClassLoader機制，業(yè)務(wù)Bundle基于差量merge岂傲，支持全業(yè)務(wù)類型难裆。
另外，Atlas也支持Andfix作為插件使用镊掖，目標(biāo)是快速故障修復(fù)乃戈，它的原理基于Native hook，主要做方法的修改堰乔，在實際中可以兩個一起用偏化。在工程構(gòu)建期適配之后脐恩，可以做到一套代碼兩套方案通用镐侯。
自研動態(tài)部署功能實現(xiàn)原理，首先，對于Dex Patch的生成苟翻，我們通過修改Dex的字節(jié)碼實現(xiàn)韵卤，將Dex文件轉(zhuǎn)為Smali，對其中的ClassDef和ClassDataMethod結(jié)構(gòu)體進行分析崇猫，可以實現(xiàn)刪除沈条、新增惭蟋、修改類盅弛，然后通過Diff處理得到差量文件，再通過Merge處理即生成補丁薯鳍。
其次是整個資源Patch的生成涕烧，分為兩塊月而，一個是業(yè)務(wù)Bundle，本來是一個不斷加載的過程议纯，它實現(xiàn)起來會比較簡單父款，通過Md5 diff/BSDiff即可得到。對于主Bundle瞻凤，因為安卓本身有一個限制憨攒，所有的資源必須得在base包里，新增一個資源是不生效的阀参。所以一個做法是在打包的時候預(yù)留很多空資源肝集。另外更新已有的資源則通過資源覆蓋來完成。
最后蛛壳，如果新加業(yè)務(wù)的話包晰，會新加Activity，我們的做法首先在Manifest預(yù)埋一個StubActivity炕吸，然后在Instrumentation.execStartActivity()階段進行替換伐憾，同時配合Intent setFlag模擬Activity launch mode并繼續(xù)startActivity，接著System_server進程進行處理赫模，更新ActivityStack树肃，創(chuàng)建binder，并通知ActivityThread進行實例創(chuàng)建瀑罗，最后我們在ActivityThread的handler里面進行攔截胸嘴，更新ActivityInfo等信息，創(chuàng)建目標(biāo)Activity斩祭。
另外在工程實踐上劣像，因為補丁的生成會涉及到Dex和資源的基線，我們會在部署的時候摧玫，每次發(fā)布APK包同步發(fā)布AP（基線包）到Maven耳奕，AP基線包里是所有影響基線的文件，第一是安卓APK，第二是Mapping.txt屋群，最后是Dependency.txt闸婴，這樣的話整個構(gòu)建的速度會非常的快。
所以我們這種方式芍躏，版本的升級是不同的方式邪乍。比如今天手淘的詳情要更新，會發(fā)布版本对竣，這個版本可能不是到應(yīng)用市場的版本庇楞，而是一個Patch包。業(yè)務(wù)版本的動態(tài)部署否纬，我們是同步的姐刁，5.3.0到5.3.1到5.3.2，這樣一個好處是只要容器版本沒有升級烦味，只要有需求聂使，patch就可以一直升級谬俄，而且是無感知的差量升級。
周邊優(yōu)化點
最后來講講我們的周邊優(yōu)化點，為什么到今天才說要開源，做的過程當(dāng)中還是遇到了不少問題。
第一點是Bundle的重復(fù)資源合并。因為我們發(fā)現(xiàn)，因為宿主問題占锯，必然而然會出現(xiàn)沖突的問題歪脏，包括圖片資源，我們會放到整個宿主類目中去。
第二是Bundle的依賴校驗，以前是代碼的話稽穆，是編譯過的，但因為今天是二進制，這個問題會遺留到現(xiàn)場去吓蘑，所以會看看API是否會影響B(tài)undle。
第三是類庫“瘦身”坟冲，因為手淘依賴的各種中間件類庫太多了磨镶，導(dǎo)致手淘本身很臃腫，方法數(shù)很大健提；所以打包的時候?qū)︻悗煊幸粋€裁剪的過程琳猫，優(yōu)化方法數(shù)。
第四是依賴導(dǎo)致的私痹，依賴查詢庫脐嫂。
第五是做Dex File等统刮，進行混淆Mapping。
最后是開源準(zhǔn)備中账千，我們在工程期侥蒙、運行期都會去做開源，并且將機制通過云服務(wù)的方式提供出來匀奏，阿里百川會提供Atlas的研發(fā)支撐能力鞭衩，包括快捷的生成，發(fā)布娃善，回滾论衍，監(jiān)控等能力。
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