包建强:为什么我说Android插件化从入门到放弃?

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包建强:为什么我说Android插件化从入门到放弃?

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安卓大师 发表于 2016-7-26 18:29:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
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本帖最后由 安卓大师 于 2016-7-31 08:35 编辑

Android插件化的历史并不长,但已经有人在问我们要不要放弃这门技术。《App研发录》的作者包建强老师持有怎样的观点?本文根据包建强在2016GMTC全球移动开发大会上的演讲整理而成。光看演讲还不过瘾?看看《专访包建强:为什么我说Android插件化从入门到放弃?

包建强:为什么我说Android插件化从入门到放弃? 1

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包建强,《App研发录》一书作者。同时著有《2015年无线技术白皮书》,发表于2016年《程序员》杂志。擅长iOS和Android,对Android插件化、iOS热修复等技术多有涉及。目前从事区块链技术研究工作。




0、引言

先简单介绍一下Android插件化。很早之前已经有公司在研究这项技术,淘宝做得比较早,但淘宝的这项技术一直是保密的。直到2015年才陆续出现很多框架,Android插件化分成很多技术流派,实现的方式都不太一样。我今天的主题就是,Android插件化的不同流派、不同思想,以及做插件化需要掌握哪些知识。今天分享的题目是“从入门到放弃”。插件化技术不是45分钟演讲能说清楚的,我大致算了一下,要真能讲清楚这门技术起码需要六个小时,每个小时讲一个主题,包括Android底层系统与插件化相关的类、四大组件的原理与相应插件化实现方式、增量更新、AAPT等技术 。

包建强:为什么我说Android插件化从入门到放弃? 2

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分享内容分成七大部分。首先是前世今生,即插件化的历史。第二部分是入门知识,即与插件化有关的Android系统底层的实现原理。第三部分是技术流派,即目前Android插件化多种技术流派及其具体不同的实现方式。第四部分是周边相关的技术实现。第五部分是目前国内流行的开源框架,包括各个公司正在使用的框架,还有流传不是很广但意义也很重大的框架。第六,是针对Android插件化的一些问题的经验分享。最后,是Android插件化的未来——我们是否该放弃这门技术。




1、前世今生

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Android插件化的历史,可能是本次演讲最有价值的内容。我梳理了三年前到现在Android插件化发展的一些规律。

首先,要记住2012年这个时间点。2012年的时候,就有人做插件化技术,是大众点评的屠毅敏,他推出了AndroidDynamicLoader框架,用Fragment来实现。大众点评是国内做App比较早的公司,他们积累了很多的经验,尤其是插件化技术 。通过动态加载不同的Fragement,把想换的页面都换掉。我们也是在这个项目中第一次看到了如何通过addAssetPath来读取插件中的资源。

2013年,出现了23Code。23Code提供了一个壳,在这个壳里可以动态下载插件,然后动态运行。可以在壳外编写各种各样的控件,放在这个框架下去运行。这就是Android插件化技术。这个项目的作者和开源地址,目前不是很清楚。

2014年初,大家也许看过一个视频,阿里一位员工做了一次技术分享,专门讲淘宝的Altas技术,以及这项技术的大方向。但是很多技术细节没有分享。

然后是任玉刚的里程碑式的项目。2014年底,玉刚发布了一个Android插件化项目,起名为dynamic-load-apk,这跟后续介绍的很多插件化项目都不太一样。它没有Hook太多的系统底层方法,而是从上层,即App应用层解决问题,创建一个继承自Activity的ProxyActivity类,然后让插件中的所有Activity都继承自ProxyActivity,并重写Activity所有的方法。

之所以说这个项目是里程碑式的,是因为在2015年之前业界没有太多资料可以参考。之后曾和玉刚聊天,他十分感慨当年如何举步维艰地开发这个框架。我当时在途牛工作,使用了这个Android插件化框架。

2015年4月,一个新框架推出来,叫OpenAltas,后来改名为ACDD。这个框架参考了淘宝App的很多经验,主要就是Hook的思想,同时,还首次提出来通过扩展AAPT来解决插件与宿主的资源id冲突的问题。

2015年8月,张勇发布DroidPlugin。这是Android插件化中第二个里程碑式的项目,这个项目太牛了,能把任意的App都加载到宿主里。可以基于这个框架写一个宿主App,然后就可以把别人写的App都当作插件来加载。这个框架的功能的确很强大,但强大的代价就是要改写很多Android系统的底层代码,更别提这哥们还比较懒,没有制订任何说明文档,导致技术人员掌握这个框架不太容易。360的田维术曾编写了一系列文章,专门介绍这个框架,后面我会介绍。

再之后就是百花齐放的时代了,GitHub上有很多插件化框架,但这些框架影响都不大,我们这里就略过了。

接下来登场的是热修复技术。2015年5月,iOS推出了JSPatch,JSPatch通过Runtime的机制,能迅速修复线上App任何一个类的任何一个方法。而当时的Android系统没有能迅速替换的方式。于是,在2015年9月,有人找到了实现迅速替换的途径,就是Andfix,后面会讲它的原理。

2015年10月,大众点评的贾吉鑫做了一个项目,起名为Nuwa(女娲),主要思路跟Andfix差不多,都是解决Android的修复问题,能修复线上的任何一个方法。可惜后来没有继续维护。

最后,2015年底,仍然是Android插件化框架,福建的林广亮提出了一个新机制——Small框架,这个机制不太一样的地方就是,通过脚本的方式来解决资源冲突的问题。




2、入门知识

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介绍完Android插件化的历史,接下来讲一讲Android插件化需要的Android系统底层知识。在座的基本都是做Android开发出身,或许有一半到三分之一是资深的,还有的只做了一两年,希望对插件化有更深的认识。要想完全明白插件化技术,首先需要了解Android系统的底层实现。

首先,做Android系统原代码的人应该非常熟悉Binder,如果没有它真的寸步难行。Binder涉及两层技术。你可以认为它是一个中介者模式,在客户端和服务器端之间,Binder就起到中介的作用,这是我这段时间对Binder的思考。要实现四大组件的插件化,就需要在Binder上做修改。Binder服务端的内容没办法修改,只能改客户端的代码。四大组件每个组件的客户端都不太一样,这个需要大家自己去发现,时间关系,这里就不多说了。

学习Binder的最好方式就是AIDL。你可以读到很多关于AIDL的资料,通过制订一个aidl文件自动生成一个Java类,研究一下这个Java类的每个方法和变量,然后再反过来看四大组件,其实都是跟AIDL差不多的方式。

其次,是App打包的流程。代码写完了,执行一次打包操作,中途经历了资源打包、dex生成、签名等过程。其中最重要的就是资源的打包,即AAPT这一步,如果宿主和插件的资源id冲突,一种解决办法就是在这里做修改。

第三,App在手机上的安装流程也很重要。熟悉安装流程不仅对插件化有帮助,在遇到安装bug的时候也非常重要。手机安装App的时候,经常会有下载异常,提示资源包不能解析,这时需要知道安装App的这段代码在什么地方,这只是第一步。

第二步需要知道,App下载到本地后,具体要做哪些事情。手机有些目录不能访问,App下载到本地之后,放到哪个目录下,然后会生成哪些文件。插件化有个增量更新的概念,如何下载一个增量包,从本地具体哪个位置取出一个包,这个包的具体命名规则是什么,等等。这些细节都必须要清楚明白。

第四,是App的启动流程。Activity启动有几种方式?一种是写一个startActivity,第二种是点击手机App,通过手机系统里的Launcher机制,启动App里默认的Activity。通常,App开发人员喜闻乐见的方式是第二种。那么第一种方式的启动原理是什么呢?另外,启动的时候,main函数在哪里?这个main函数的位置很重要,我们可以对它所在的类做修改,从而实现插件化。

第五点更重要,做Android插件化需要控制两个地方。首先是插件Dex的加载,如何把插件Dex中的类加载到内存?另外是资源加载的问题。插件可能是apk也可能是so格式,不管哪一种,都不会生成R.id,从而没办法使用。这个问题有好几种解决方案。

一种是是重写Context的getAsset、getResource之类的方法,偷换概念,让插件读取插件里的资源,但缺点就是宿主和插件的资源id会冲突,需要重写AAPT。另一种是重写AMS中保存的插件列表,从而让宿主和插件分别去加载各自的资源而不会冲突。第三种方法,就是打包后,执行一个脚本,修改生成包中资源id。

第六点,在实施插件化后,如何解决不同插件的开发人员的工作区问题。比如,插件1和插件2,需要分别下载哪些代码,如何独立运行?就像机票和火车票,如何只运行自己的插件,而不运行别人的插件?这是协同工作的问题。

火车票和机票,这两个Android团队的各自工作区是不一样的,这时候就要用到Gradle脚本了,每个项目分别有各自的仓库,有各自不同的打包脚本,只需要把自己的插件跟宿主项目一起打包运行起来,而不用引入其他插件,还有更厉害的是,也可以把自己的插件当作一个App来打包并运行。

上面介绍了插件化的入门知识,一共六点,每一点都需要花大量时间去理解。否则,在面对插件化项目的时候,很多地方你会一头雾水。而只要理解了这六点核心,一切可迎刃而解。




3、技术流派

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接下来是技术流派。技术流派目前分三种。

第一种是动态替换,也就是Hook。可以在不同层次进行Hook,从而动态替换也细分为若干小流派。

可以直接在Activity里做Hook,重写getAsset的几个方法,从而使用自己的ResourceManager和AssetPath;也可以在更抽象的层面,也就是在startActivity方法的位置做Hook,涉及的类包括ActivityThread、Instrumentation等;最高层次则是在AMS上做修改,也就是张勇的解决方案,这里需要修改的类非常多,AMS、PMS等都需要改动。总之,在越抽象的层次上做Hook,需要做的改动就越大,但好处就是更加灵活了。没有哪一个方法更好,一切看你自己的选择。

第二种是静态代理,这是任玉刚的框架采取的思路。写一个PluginActivity继承自Activity基类,把Activity基类里面涉及生命周期的方法全都重写一遍,插件中的Activity是没有生命周期的,所以要让插件中的Activity都继承自PluginActivity,这样就有生命周期了。

第三种是Dex合并,Dex合并就是Android热修复的思想。刚才说到了两个项目——AndFix和Nuwa,它们的思想是相同的。原生Apk自带的Dex是通过PathClassLoader来加载的,而插件Dex则是通过DexClassLoader来加载的。但有一个顺序问题,是由Davlik的机制决定的,如果宿主Dex和插件Dex都有一个相同命名空间的类的方法,那么先加载哪个Dex,哪个Dex中的这个类的方法将会占山为王,后面其他同名方法都替换了。

所以,AndFix热修复就是优先加载插件包中的Dex,从而实现热修复。由于热修复的插件包通常只包括一个类的方法,体量很小,和正常的插件不是一个数量级的,所以只称为热修复补丁包,而不是插件。




4、技术周边

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关于技术周边的内容有三个部分。首先是AAPT,资源冲突,就是说默认APP应用,插件里的资源和数据资源冲突,如果不引入这个资源,相安无事。很多时候就算有冲突也无所谓,问题就出在插件引用资源的时候有冲突了,无法解决,怎么办?那就要立刻改写App。有一个关于打包的App,可以加当前的前缀,改成你想要的。比如,火车票和酒店分别取名,这样就可以指定前缀、打包,插进一个模块,资源的前缀都不一样。小米也承认,会占用0x11这个前缀。这是需要关注的一个点。

第二是增量更新。360目前最牛逼的地方是,把所有数据跟之前一个版本差,产生增量的数据。他们当然也更新了插件化。360的刘存栋做了一个增量更新的框架。可以在后台服务器把两个版本的Android App做拆分,然后把增量包下载到本地,再跟本地进行合并,提供一个STK,再合在一起,这就是增量更新。

第三是插件管理平台,要管理每个版本的差异、每个插件最低数据的版本号。




5、尴尬困境

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接下来是最近两年出现的一些尴尬困境。

首先,插件化已经沦落为修bug的工具。这跟插件化的初衷不一样,插件化是实现新功能,而不是修复bug。

其次,插件化现在有一个更好的替代品——RN。(也就是React Native,可以在敏捷大拇指HTML5版块看到很多RN资料)接下来,RN会是真正实现动态化的最佳方式,至少我是这么认为的。

第三,插件化技术只在中国有市场。国外的公司根本不看好这项技术,这可能是因为他们用GooglePlay,而谷歌官方不建议用插件化这种方式。国外开发者不敢越雷池半步。

第四,四大组件都需要做插件化吗?根据我自己的经验,做一款电商或旅游类的App,有一两百个Activity,Service用得很少,ContentProvider和BroadcastReceiver基本不用。所以,这种App实现Activity和Service的插件化就够了。像手机助手这样的App,非常频繁使用四大组件,所以四大组件都必须实现插件化,这也是张勇当年在360开发出DroidPlugin支持四大组件的原因。




6、未来方向

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最后讲一下Android插件化未来的方向。阿里一位技术专家冯森林曾说,插件化最厉害的方向应该是每个Activity都是一个插件。这个观点在插件化技术交流群里一提出来之后,群里所有人都沉默良久。仔细想想,插件化的未来好像的确是这个发展方向,这样就可以将任何一个出问题的Activity迅速替换。但当RN一经提出,这个观点就慢慢消失了,RN比插件化更轻量级,越来越多人选择了RN。

其次,就是双开技术。双开技术是现在非常火的一项技术。如果想实现这种机制,一定要实现上面讲的插件化所涉及的内容。宁波一位高中生Lody,他从初三就开始研究这门技术,将很多不错的双开项目放在GitHub上。

第三,刚才讲的所有数据都增量下载的机制,大家都可以实施一下,虽然做起来很麻烦,但是一旦实现,会让你的App非常快。比如,你每次进入都需要刷新城市列表吗?大约几百KB,即使你开gzip,刷新速度仍然很慢,这时候增量更新就是一个很好的方式。

最后是内功的修炼。通读一遍上面列出来的基础知识,然后再去做App应用,你会清楚知道静态广播、动态广播具体什么时候用,什么情况下可能出bug。AIDL可能会很少用,但真正做设计和实现的时候,这个基本功就非常重要了。所以,插件化只是一门技术,你最应该关注的是其背后的本质,也就是内功修炼。



演讲不过瘾?看看《专访包建强:为什么我说Android插件化从入门到放弃?



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乔大爷 发表于 2016-7-27 15:31:14 | 显示全部楼层
放弃,哈哈!
代码买卖 发表于 2016-7-28 17:04:55 | 显示全部楼层
插件化 不如 做成H5,云服务化~~~
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