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安卓插件化框架Shadow原理分析

前言:

1.介绍:

Shadow是一个腾讯自主研发的Android插件框架,经过线上亿级用户量检验。 Shadow不仅开源分享了插件技术的关键代码,还完整的分享了上线部署所需要的所有设计。

与市面上其他插件框架相比,Shadow主要具有以下特点:

  • 复用独立安装App的源码:插件App的源码原本就是可以正常安装运行的。
  • 零反射无Hack实现插件技术:从理论上就已经确定无需对任何系统做兼容开发,更无任何隐藏API调用,和Google限制非公开SDK接口访问的策略完全不冲突。
  • 全动态插件框架:一次性实现完美的插件框架很难,但Shadow将这些实现全部动态化起来,使插件框架的代码成为了插件的一部分。插件的迭代不再受宿主打包了旧版本插件框架所限制。
  • 宿主增量极小:得益于全动态实现,真正合入宿主程序的代码量极小(15KB,160方法数左右)。
  • Kotlin实现:core.loader,core.transform核心代码完全用Kotlin实现,代码简洁易维护。

2.项目地址

项目地址:GitHub - Tencent/Shadow: 零反射全动态Android插件框架

原理分析:

Shadow号称无Hook点。核心原理是运用代理的方式,把原本的acitivty编译期间改成一个代理类,去代理宿主activity的所有生命周期。

2.1 传统的方案

既然这里提到了Shadow的特点是无hook,那么我们自然先简单的聊一下hook的方法是实现组件化。传统的方式,是通过hook了instrumetation或者classLoader,本来把本来启动HostActivity的任务,转换成了启动TargetActivity的任务,从而实现了插件当中TargetActivity的启动。

具体插件化的文章可以参看我的插件化系列课程:

https://blog.csdn.net/rzleilei/category_11590922.html?spm=1001.2014.3001.5482

hook有什么缺点吗?那自然是有的,否则Shadow也不会着重宣传其无hook的特性。hook最大的问题,就是风险性。随着安卓版本的更新, 之前hook的点很有可能会随着版本的变化而改变。比如下面通过反射Hook了Instrumetation。这样的代码在安卓12以下都是OK的,但是如果安卓14把mInstrumentation设置为了私有变量,那我们的整个插件化方案都会失效。

 private fun checkInstrumentation(context: Context) {
        if (state.isHookInstrumentation) {
            return
        }
        state.isHookInstrumentation = true
        val myInstrumentation =
            MyInstrumentation()
        //替换Acitivty中的mInstrumentation
        val classLoader = javaClass.classLoader
        val activityThreadClass = classLoader.loadClass("android.app.ActivityThread")
        val activityThreadField =
            activityThreadClass.getDeclaredField("sCurrentActivityThread")
        activityThreadField.isAccessible = true
        val activityThreadGet = activityThreadField.get(null)

        val instrumentationField = activityThreadClass.getDeclaredField("mInstrumentation")
        instrumentationField.isAccessible = true
        instrumentationField.set(activityThreadGet, myInstrumentation)
    }

2.2 Shadow中activity启动流程:

上面是我画了一下午整理出来的完整的启动流程图,基本上覆盖了所有的流程,下面就是对整个流程做一下解释。

1.首先click作为起点,我们点击按钮启动应用,这时候调用的是startPluginActivity的方法,启动就是启动我们在宿主中埋桩好的PluginDefaultProxyActivity,同时会带入一些必要信息,比如目标类的类名等等。

2.由于在mainfest中我们注册了PluginDefaultProxyActivity,所以AMS的检查会通过,然后通知Instrumetation进行对应的Activity的创建。

3.PluginDefaultProxyActivity创建时,会调用父类的构造函数。其父类是PluginContainerActivity。在PluginContainerActivity的构造方法中,会生成代理类ShadowActivityDelegate对象delegate,由这个代理类维护宿主和实现类的关系。

3.系统的Instrumetation创建后,会调用Activity的onCreate方法,由于PluginDefaultProxyActivity中没有任何实现,所以系统会调用其父类PluginContainerActivity的onCreate方法当中。

4.PluginContainerActivity的onCreate方法中,会通过之前创建的delegate对象,去创建targetActivity(根据传过来的类名等信息生成的),targetActivity就是我们的目标Activity,这里面包含了我们正常的业务逻辑。

5.创建好了对象之后,会调用targetActivity的onCreate方法。我们的目标Activity中,自然会有一些正常的使用逻辑。比如setContentView()等等。

6.这里就以setContentView为例。TargetActivity中调用setContentView方法,其实会调用到其父类ShadowActivity中的setContentView方法。

7.这里自然会有人会问了,我们正常的TargetActivity不是继承自Activity嘛,如果都把父类改成ShadowActivity岂不是很麻烦?这里Shadow用了字节码插桩的技术,就是在APK打包的时候,自动会帮我们做替换的。

8.在ShadowActivity的onCreate方法中,会通过代理类通知真正的宿主Activity的setContentView方法的。

2.3 Shadow是如何加载插件中的dex的

就是正常的使用DexClassLoader进行加载。

new DexClassLoader(apkFile.getAbsolutePath(), oDexDir.getAbsolutePath(), null, ODexBloc.class.getClassLoader());

2.4 Shadow是如何加载资源包的

  val packageManager = hostAppContext.packageManager
        packageArchiveInfo.applicationInfo.publicSourceDir = archiveFilePath
        packageArchiveInfo.applicationInfo.sourceDir = archiveFilePath
        packageArchiveInfo.applicationInfo.sharedLibraryFiles = hostAppContext.applicationInfo.sharedLibraryFiles
        try {
            return packageManager.getResourcesForApplication(packageArchiveInfo.applicationInfo)
        } catch (e: PackageManager.NameNotFoundException) {
            throw RuntimeException(e)
        }

也是通过正常的packageManager生成的。但是是生成一个新的Resources,区别于宿主中正常使用的Resources。由于插件和宿主中是不通的Resources,所以不会出现资源ID冲突的问题。

个人见解

3.1使用体验

用了几个月,没有出什么大的问题,稳定性还是不错的。

3.2优势

1.无Hook点,会是一个长期稳定的状态。

2.资源ID不会有冲突的问题,这一点对三星等特殊机型特别友好。

3.3劣势

1.由于是插桩的模式,所以Activity中的样式属性是不生效的。需要在Activity代码中设置。

2.Shadow应该是属于组件化,所以插件应用必需接入Shadow组件进行一定的改造才能正常接入。

3.接入成本感觉还是偏高。很多功能,需要了解其原理才能正常使用,还做不到一键接入。

标签: android 学习 java

本文转载自: https://blog.csdn.net/AA5279AA/article/details/121103090
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