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RePlugin 原理剖析

全面插件化:RePlugin 的使命

* 前言

* 如何声明组件

  * 多进程坑位

* 如何使用组件

  * 插件内组件

  * 插件外组件

  * 插件调用主程序组件

  * 主程序调用插件组件

* 如何使用SO库

* 更多

一、前言

先看下这个效果,这是曾在 GMTC 上展示过,RePlugin 是可以跑起来“桌面”插件的:

仅从这张图可以看到:

  • 支持桌面涉及到的近乎所有特性

  • 支持 TaskAffinity(卫士、桌面和美化手机,在不同的 Task 里)

  • 支持多进程坑位(“美化手机”为单独的进程,因为耗资源)

  • 各 Activity 的标题和 Logo 可以自定义

二、如何声明组件?

RePlugin 的其中一个优势在于,开发 RePlugin 插件几乎和开发“单品”无异。仅举一例,比如我们有个插件,其中一个 Activity 比较“耗资源”,需要放在单独的进程(:wff),且单独的 TaskAffinity,而且还得是 SingleTask,则你可以这么玩:

<activity
    android:name="com.hola.launcher.widget.waterfallsflow.activity.WaterfallsFlowActivity"
    android:theme="@android:style/Theme.Translucent.NoTitleBar"
    android:screenOrientation="portrait"
    android:process=":wff"
    android:launchMode="singleTask"
    android:taskAffinity="com.hola.launcher.widget.waterfallsflow"/>

除了常见的四大组件外,RePlugin 还支持“多进程”(此用法非常常见,尤其对性能、内存占用有要求的 App)、TaskAffinity 的处理,同时支持自定义 Application、自由使用 SO 库等等。

2.1 多进程坑位

RePlugin 支持多个进程的分配,且同样可以“无需升级主程序”即可达成。避免“过分依赖单一进程”,是在开发中经常用到的一种特性。

从经验上来看,多进程最常见于下列场景:
  • 在单独进程中运行一个 Service(如“下载”服务等)

  • 在“常驻进程”中运行长期工作的 Service(如 Push (推送) 服务等)

  • 隔离“过于消耗资源”的 Activity(如“换肤主题”页面等)

  • 对“非常复杂,不排除会出问题”的插件做“隔离”,防止进程崩溃时,对主进程造成冲击

  • 双进程模型,可将大部分初始化操作(如用户帐号的加解密、文件 IO 操作等)放在常驻进程,其它进程直接“获取”即可,大幅度提高使用效率

当然,多进程也不是“全都是宝”,其副作用主要有(注意,以下指出的是“所有 Android 应用”都存在的副作用,而非 RePlugin 特有的):

  • 首次开启进程会有性能消耗,打开 Activity 可能会有“短暂的黑屏”或“无响应”(根据 Theme)。普遍的情况下,大概在 20ms~100ms 不等(和 Application 类的复杂程度有关)

原因很容易理解:系统需要 Zygote 这个新进程,然后执行一系列和 AMS 的交互,最后调用 Application,这一串下来,不可能很快的

  • 跨进程的“交互”只能依靠 Binder、Socket、文件等操作来解决,不支持反射(一想就懂)。尤其是 Binder,双方通信时需要写一些 AIDL

  • 从“应用的内存占用”来说,每多运行一个进程,则会多出一些应用内存的占用。根据经验来看,一个空 Application,无论单品还是插件,每增加一个进程大概多占用 5M(Dalvik)~20M 不等(ART)

当然,瑕不掩瑜,多进程的使用场景还是很多的,应根据自己的实际情况来进行选择。那么,对于 RePlugin 来说,官方提供了两套分配策略供你选择。

2.1.1 静态分配

静态分配的意思是:由开发者在 Meta-data 中自行声明并决定这些“插件进程”应该跑在哪个“坑位进程”内。这是官方比较推荐的方式。

从官方的调研结果来看,很多原来在单品中的“自定义进程”,实际上是可以跑在常驻、UI 进程内的,没有必要“单独开辟一个进程”,这可节约一些宝贵的启动时间。

此外,由于进程坑位有限,若遇见那种“有十多个自定义进程”的插件(如“桌面”插件),则很可能出现“进程分配坑位不足”的情况(虽然官方也在内部做了兼容处理)

具体做法如下(以 360 的桌面插件为例,节选,为保密起见有修改):

        <meta-data
            android:name="process_map"
            android:value="[
            {'from':'com.qihoo360.launcher:wff', 'to':'$ui'},
            {'from':'android.process.acore', 'to':'$p0'},
            {'from':'com.qihoo360.accounts', 'to':'$p1'},
            {'from':'com.qihoo360.launcher:livewallpaper', 'to':'$p2'}
            ]" />

其中:

  • from:原来声明的进程名是什么。例如有个 Activity,其进程名声明为 “com.qihoo360.launcher:wff”

  • to:要映射到的进程名,必须以 “$” 开头,表示“特殊进程”

    • $ui:映射到 UI 进程

    • $p0:映射到进程坑位 0 进程

    • $p1:映射到进程坑位 1 进程

    • 以此类推

若“漏配置了”某个进程,则该进程默认将跑在主进程中。

2.1.2 动态分配

如果用户没有配置“静态分配”的坑位,则默认采用“动态分配”方案(目前还在测试阶段,见后)。

和“静态分配”不同,动态分配方案的特点是:
  • 无需声明 Meta-data。自定义进程启动时,RePlugin 会自动按顺序为其分配进程坑位

  • 当坑位不足时,无需开发者关心,RePlugin 会自动处理进程情况

由于“动态分配”的做法和单品近乎完全一致,所以这里不再赘述。

从 RePlugin 2.2.0 开始官方已完美支持“动态分配”进程。如需使用请直接升级到新版即可。

三、如何使用组件

3.1 插件内组件

插件内部组件的调用“和单品一致”

例如你要打开一个 Activity,则可以这么玩:

Intent intent = new Intent(v.getContext(), ThemeDialogActivity.class);
context.startActivity(intent);

打开服务呢?当然,如法炮制:

Intent intent = new Intent(v.getContext(), PluginDemoService1.class);
intent.setAction("action1");
context.startService(intent);

使用 Content-Provider 也是如此:

Uri uri = Uri.parse("content://com.qihoo360.replugin.sample.demo1.provider2/test");

ContentValues cv = new ContentValues();
cv.put("address", "beijing");

Uri urii = context.getContentResolver().insert(uri, cv);

当然了,还有大名鼎鼎的 BroadcastReceiver:

Intent intent = new Intent();
intent.setAction("com.qihoo360.repluginapp.replugin.receiver.ACTION1");
intent.putExtra("name", "jerry");
context.sendBroadcast(intent);

是的,都和单品保持一致。

3.2 插件外组件

如果要打开“插件外”的组件呢?其实,和“插件内”的基本一致,唯一不同的是:ComponentName 为插件名(可以是包名,也可以是别名),也可以是 Action

例如,你可以这么玩:

// 方法1(最“单品”)
Intent intent = new Intent();
intent.setComponent(new ComponentName("demo2", 
    "com.qihoo360.replugin.sample.demo2.databinding.DataBindingActivity"));
context.startActivity(intent);

// 方法2(快速创建Intent)
Intent intent = RePlugin.createIntent("demo2", 
    "com.qihoo360.replugin.sample.demo2.databinding.DataBindingActivity");
context.startActivity(intent);

// 方法3(一行搞定)
RePlugin.startActivity(v.getContext(), new Intent(), "demo2", 
    "com.qihoo360.replugin.sample.demo2.databinding.DataBindingActivity");

当然,RePlugin 还支持 Action,例如打开 Demo2 的一个 Activity:

Intent intent = new Intent(
    "com.qihoo360.replugin.sample.demo2.action.theme_fullscreen_2");
RePlugin.startActivity(v.getContext(), intent, "demo2", null);

是不是很简单?

3.3 插件调用主程序组件

插件若要使用主程序的,则更加简单了。主程序怎么调的,插件就可以这么调。唯一的区别是,需要传递“字符串”

Intent intent = new Intent();
intent.setComponent(new ComponentName("com.qihoo360.replugin.sample.host", "com.qihoo360.replugin.sample.host.MainActivity"));
context.startActivity(intent);

3.3.1 插件获取主程序 Context

要获取主程序的 Context,需要调用 RePlugin.getHostContext() 方法即可。例如:

Context hostContext = RePlugin.getHostContext();
...

当然,获取其它内容(如 ClassLoader 等)也如法炮制,可直接调用 RePlugin 类中的相应方法即可。

3.4 主程序调用插件组件

出于稳定性的考虑,和插件相比,主程序调用插件组件的做法略有区别(除了 BroadcastReceiver 仍旧保持一致),好在大部分用法基本一致。

请记得我们的原则:1 Hook!(且足够灵活)

3.4.1 打开插件的 Activity

要打开一个插件的 Activity,你需要调用 RePlugin.startActivity() 方法。例如:

RePlugin.startActivity(MainActivity.this, RePlugin.createIntent("demo1", 
    "com.qihoo360.replugin.sample.demo1.MainActivity"));

3.4.2 获取插件的 Context

要获取插件的 Context,可以调用 RePlugin.fetchContext() 方法。例如:

Context examContext = RePlugin.fetchContext("exam");
...

当然,获取其它内容(如 ClassLoader 等)也如法炮制,可直接调用 RePlugin 类中的相应方法即可。

3.4.3 启动、绑定插件的 Service

可以使用 PluginServiceClient 类中的相应方法来操作。例如,若你想“绑定”一个服务,则可以:

PluginServiceClient.bindService(RePlugin.createIntent(
    "exam", "AbcService"), mServiceConn);

其它方法都在 PluginServiceClient 里,和系统参数完全一致,这里不赘述。

3.4.4 使用插件的 Content-Provider

同样的,使用 PluginProviderClient 类中的方法即可操作 Provider,具体做法如下:

PluginProviderClient.query(xxx);

3.5 为什么主程序和插件的玩法不一样?

来自官方:

我们不会做 Binder Hook,其核心原则只有一个 —— 1 Hook!(且足够灵活)

当然,我们有计划将“动态编译方案”中的修改代码部分,推广到主程序上。这样可以实现“和插件一致”的效果。

不过我们暂时没这么做,主要因为:

  • 毕竟是要改主程序的调用关系,必须经过大量的验证才放心(虽然验证基本足够,但在我们看来,还是不够)。

  • 绝大多数情况下,主程序调用插件都会指定“插件名”,做这事儿的意义远没有“插件”那么的大。

四、如何使用 SO 库

RePlugin 支持使用 SO 库,无论是放置 SO 的方法,或者使用 SO 库的办法,都和“单品”一致。

此外,插件还可以支持“无缝”使用宿主的 SO,且作为开发者而言,无需关心 SO 是放在宿主还是插件中,均只需要调用 Android API 中提供的方法即可实现。

然而,在实际使用过程中,仍需要注意这个和 RePlugin 并无关系的重要一点 —— 32/64 位指令集问题

4.1 32 位 / 64 位指令集问题

无论采用 RePlugin 还是其他支持 SO 库的方案,都会面临一个问题:32 位和 64 位的 SO 库不能混用。很多同学经常碰见的 “UnsatisfiedLinkError”,大多和这个问题有关。

虽然位数不能混用(32 和 64 位,他俩指令集完全不同),但同一位数下的指令集是向后兼容的,例如放置了 armeabi-v7aarmeabi,这两个是可以混用的,不会出现问题。

4.1.1 为什么?

Android 在安装一个应用时,会根据主程序 APK 中的 SO 指令集信息,来判断该应用是否支持 “64 位”。如果你的手机支持 64 位指令集,且满足下列条件之一:

  • 宿主内没有放置任何 SO

  • 放置了 64 位指令集的 SO 库(无论 32 位是否放置)

则 Android 会判定你的应用是 “64 位模式” 应用,否则为 “32 位兼容模式” 应用。两者的 Zygote 进程不同(分别为 Zygote 和 Zygote64),导致他们所处的运行时环境也是不同的。这时若强行加载 SO,则会出现指令集混用的异常。

4.1.2 怎么办?

这根据你的实际情况来判断。

如果你的应用被要求“同时支持 32 位和 64 位”,则无论是主程序还是插件,请务必同时放入 32 位和 64 位的 SO 库。

如果你的应用被要求“只支持 32 位”(绝大部分情况,毕竟考虑到 APK 大小),则:

  • 宿主务必只放入 32 位 SO 库

  • 若宿主没有 SO 库,则务必放入一个空的 32 位 SO 库(重要,见 Sample

  • 对插件而言,64 位的 SO 将不会生效,安装插件时也不会释放(因为主程序只在 32 位上运行)

如果你的应用和插件目前都没有 SO 库,则仍建议按照“只支持 32 位”的做法来处理。因为将来一旦有插件带 SO,则不至于出现一些问题。

如果你的应用被要求“只支持 64 位”(不推荐,这样现有大部分旧机器将无法安装),则可以按照现在的做法,无需放入 SO 库,或只放入 64 位 SO 库。

再次重申,此问题和 RePlugin 无关,只不过可能其它官方文档中没有提及,或有的方案本身并不支持 SO 库等。

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