系统级插件化？Google全新的动态化框架Android App Bundles分析

作者:*家伟

Android App Bundles

Android App Bundles（以下简称AAB）是今年Google I/O大会带来的一款全新动态化框架，与Instant App不同，AAB是借助Split Apk完成动态加载。介绍AAB之前，先来了解下SplitApk。

Split Apks

split apks是Android 5.0开始提供多apk构建机制，借助split apks可以将一个apk基于ABI和屏幕密度两个维度拆分城多个apk，这样可以有效减少apk体积。当用户下载应用程序安装包时，只会包含对应平台的so和资源。因为需要google play支持，所以国内就没戏了。针对不同cpu架构问题，国内应用开发商大部分都会将so文件只放在armabi目录下，如此做虽然可以有效减少包体积，但可能带来性能问题。

安装应用程序时，首先安装base apk，然后安装split apks。为了解splite apks运作原理，我们还是结合源码做简要分析。因为splite apks是Android 5.0开始支持，所以我们以5.0版本开始分析。

在爱奇艺组件化探索之原理篇文中有介绍相关动态化知识，因此本文不再赘述。

在ApplicationInfo中，增加splites apk相关字段。

/**
     * Full paths to zero or more split APKs that, when combined with the base
     * APK defined in {@link #sourceDir}, form a complete application.
     */
    public String[] splitSourceDirs;

    /**
     * Full path to the publicly available parts of {@link #splitSourceDirs},
     * including resources and manifest. This may be different from
     * {@link #splitSourceDirs} if an application is forward locked.
     */
    public String[] splitPublicSourceDirs;

LoadeApk中有PathClassLoader和Resources创建过程。LoadedApk#mClassLoader是PathClassLoader实例引用，接着分析PathClassLoader创建过程。

public ClassLoader getClassLoader() {
        synchronized (this) {
            if (mClassLoader != null) {
                return mClassLoader;
            }

            if (mIncludeCode && !mPackageName.equals("android")) {

                ......

                final ArrayList<String> zipPaths = new ArrayList<>();
                final ArrayList<String> libPaths = new ArrayList<>();

                .......

                zipPaths.add(mAppDir);
                //将split apk路径追加到zipPaths中
                if (mSplitAppDirs != null) {
                    Collections.addAll(zipPaths, mSplitAppDirs);
                }

                libPaths.add(mLibDir);

                ......

                final String zip = TextUtils.join(File.pathSeparator, zipPaths);
                final String lib = TextUtils.join(File.pathSeparator, libPaths);

                ......
                //如果mSplitAppDirs不为空，则zip将包含split apps所有路径。
                mClassLoader = ApplicationLoaders.getDefault().getClassLoader(zip, lib,
                        mBaseClassLoader);

                StrictMode.setThreadPolicy(oldPolicy);
            } else {
                if (mBaseClassLoader == null) {
                    mClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
                } else {
                    mClassLoader = mBaseClassLoader;
                }
            }
            return mClassLoader;
        }
    }

在创建PathClassLoader时，dex文件路径包含base app和split apps路径。LoadedApk#mResources是Resources实例引用，其创建过程如下。

public Resources getResources(ActivityThread mainThread) {
        if (mResources == null) {
            mResources = mainThread.getTopLevelResources(mResDir, mSplitResDirs, mOverlayDirs,
                    mApplicationInfo.sharedLibraryFiles, Display.DEFAULT_DISPLAY, null, this);
        }
        return mResources;
    }

该方法中，split apks资源路径（LoadedApk#mSplitResDirs）也会被增加至Resources中。

以上简要介绍split apks加载过程，包括code和resources加载。split apks并不支持动态加载split apk，即base apk 和split apks在app安装时，全部安装。但通过split apks工作原理，可以发现其是能够支持按需加载。

初识Android App Bundles

针对split apks的不足，Google今年在其I/O大会上推出AAB，AAB提供动态安装apk功能，这样可以进一步减少apk体积，首先来看张图。

很遗憾，AAB需要google play支持，国内开发者依旧无缘。

从上图可以看出，AAB较split apks多出on-demand模式。AAB也是基于spilt apks来完成按需加载功能，split apks安装需要借助google play来完成。

• Base APK: 当用户下载你的app时，base apk是首个被安装，所有split apks都能访问base apk代码和资源。

• Configuration APKs: 这些apks包含特定屏幕密度、CPU架构so文件、语言。当下载base或者feature apk时，google play会根据当前设备特征下载指定configuration apks。

• Dynamic feature APKs: 这些apks包括代码和资源，当app首次安装时，它们不会被安装，在用户需要使用该feature功能时才会被加载。

更多关于AAB说明，大家可以阅读官方文档。下载最新Preview release版Android Studio和AAB Sample，接着我们根据官方Samples来看看如何玩转AAB。

AAB功能介绍

AAB并不是一个插件化框架，它是利用Android Framework提供的split apks功能完成。所有安装split apk工作均是通过IPC交由google play完成。(第三方app是没有安装split apk能力，只有platform签名应用才行,或者被Root手机)。

Dynamic Feature Module

Android Studio新增一项module——Dynamic Feature Module。

在创建dynamic_feature时，有两个选项是默认勾选的，当然我们也可以更改其状态。

• Enable on-demand: 是否支持按需下载模式。如果不支持，那么该feature则在安装app时被安装。

• Fusing: 如果app运行在Android 5.0（不包括5.0）以下，勾选Fusing则表示该feature会被一起打包至完整apk中。

接着分析AAB示例。

在示例中，有四个feature，通过module名很清楚这些feature是举例介绍如何访问代码、资源、so等。

dynamic feature module编译所使用的插件com.android.dynamic-feature，那么该插件有何独特之处。我们通过编译产物分析，运行示例后，发现在所有dynamic feature模块build目录下均会生成apk文件。com.android.dynamic-feature独特之处编译目标是apk文件。

接着反编译主apk（com.android.application插件生成产物），发现：

• 所有dynamic feature module的代码、资源、so并未打包至主apk中。

• 主apk manifest信息包括所有dynamic feature module的manifest，即feature manifest会被合并至主apk manifest中。

Build Bundle(s)

Android App Bundle提供一种全新编译产物格式文件aab。

如上图，当选择Build Bundle(s)时，在主工程build目录下回生成bundle.aab文件，该文件是压缩格式文件，因此将其解压分析。

从aab文件内容，可知其包含base和feature的代码、资源、so等，同时还有BundleConfig.pb这一配置文件，该配置文件是google play用于拆分apk。如果我们需要在google play上支持动态发布，只需要上传aab文件即可，后续工作交给google play完成。

另外需要注意的是，如果app运行在4.4及以下设备，则用户下载的将是完成的apk文件，不支持任何split apks特性。

上图是AAB文档提供的一张关于aab文件结构图，蓝色方框区域就是configuration apks支持的配置项。

在之前split apks打包中，是不支持语言配置。

以上简要介绍了AAB相关知识点，如有兴趣深入了解还是查阅官方文档。

Play Core Library

Play Core Library是AAB提供的核心库，用于下载、安装dynamic feature模块。另外，我们也可以用这些API下载on-demand模块用于instant app。

关于Play Core Library具体如何使用，大家看下文档，本文主要讲解一些原理性知识点。

主工程模块app，首先分析MainActivity.kt文件。该类是用kotlin编写，如果没有接触过不要紧，大体上还是能看懂。

在MainActivity.kt的onCreate方法中，增加如下逻辑：

override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)
        manager = SplitInstallManagerFactory.create(this)
        initializeViews()
        val installedList = manager.installedModules.toList()
        for (item in installedList) {
            toastAndLog("installed module : " + item.toString())
        }
        val splits = applicationInfo.splitSourceDirs
        for ( item in splits) {
            toastAndLog("split dir : " + item.toString())
        }
    }

打印结果如下：

D/DynamicFeatures: installed module : native
D/DynamicFeatures: installed module : java
D/DynamicFeatures: installed module : kotlin
D/DynamicFeatures: installed module : assets
D/DynamicFeatures: split dir : /data/app/com.google.android.samples.dynamicapps.ondemand-1/split_assets.apk
D/DynamicFeatures: split dir : /data/app/com.google.android.samples.dynamicapps.ondemand-1/split_java.apk
D/DynamicFeatures: split dir : /data/app/com.google.android.samples.dynamicapps.ondemand-1/split_kotlin.apk
D/DynamicFeatures: split dir : /data/app/com.google.android.samples.dynamicapps.ondemand-1/split_native.apk

从运行结果可知，split apks（即使是on-demand模块）在debug模式下，是紧接着base apk安装完成后安装。

SplitInstallManager类提供获取已安装模块方法。

Set<String> getInstalledModules();

因为Play Core Library非对外暴露接口都是混淆过的，因此就不直接附源码分析。但通过追踪分析源码可知，获取已安装模块的核心过程是：

private final String[] a() {
        try {
            PackageInfo var1;
            return (var1 = this.d.getPackageManager().getPackageInfo(this.e, 0)) != null ? var1.splitNames : null;
        } catch (NameNotFoundException var2) {
            a.c("App is not found in PackageManager", new Object[0]);
            return null;
        }
    }

通过PackageInfo#splitNames字段获取。

在示例中，每当我们需要启动dynamic feature模块时，都要判断该模块是否安装。如果没有安装，则启动下载，Play Core Library提供了比较完善的下载状态回调，比如下载进度，下载失败原因等等。

通过粗略分析这些混淆源码可知，下载与安装on-demand模块均是通过ipc交由google play完成。

兼容性问题

OS版本不高于6.0

当app运行设备版本不高于6.0时，需要使用SplitCompat库才能立即访问下载模块代码和资源。AAB提供SplitCompatApplication类用于开启SplitCompat。

public class SplitCompatApplication extends Application {
    public SplitCompatApplication() {
    }

    protected void attachBaseContext(Context var1) {
        super.attachBaseContext(var1);
        SplitCompat.install(this);
    }
}

在Application#attachBaseContext(Context)中调用SplitCompat.install(Context)。在该方法中主要完成split apks代码（dex和so）和资源的安装。

因为代码都是混淆过的，因此只能大概知道SplitCompat做了哪些操作。在SplitCompat#a(boolean)方法调用了
com.google.android.play.core.splitcompat.b.b.a()方法，其中有对不同版本OS兼容性处理。

public static a a() {
        if (VERSION.SDK_INT == 21) {
        //com.google.android.play.core.splitcompat.b.c
            return new c();
        } else if (VERSION.SDK_INT == 22) {
        //com.google.android.play.core.splitcompat.b.f
            return new f();
        } else if (VERSION.SDK_INT == 23) {
        //com.google.android.play.core.splitcompat.b.g
            return new g();
        } else {
            throw new AssertionError();
        }
    }

分别查看com.google.android.play.core.splitcompat.b.c、com.google.android.play.core.splitcompat.b.f、com.google.android.play.core.splitcompat.b.g，得知其主要做so加载和dex加载（dex前插，与mutil-dex类似）。split apks资源加载在SplitCompat#a(boolean)方法有反射调用AssetManager#addAssetPath(String)。

OS版本不低于8.0

在Android 8.0中，Instant Apps相关代码嵌入至Framework。因此如果on-demand模块用于Instant Apps中，需要在on-demand下载成功中，调用SplitInstallHelper.updateAppInfo(Context)

public static void updateAppInfo(Context var0) {
        if (VERSION.SDK_INT > 25) {
            a.a("Calling dispatchPackageBroadcast!", new Object[0]);

            try {
                Class var1;
                Method var2;
                (var2 = (var1 = Class.forName("android.app.ActivityThread")).getMethod("currentActivityThread")).setAccessible(true);
                Object var3 = var2.invoke((Object)null);
                Field var4;
                (var4 = var1.getDeclaredField("mAppThread")).setAccessible(true);
                Object var5;
                (var5 = var4.get(var3)).getClass().getMethod("dispatchPackageBroadcast", Integer.TYPE, String[].class).invoke(var5, 3, new String[]{var0.getPackageName()});
                a.a("Calling dispatchPackageBroadcast", new Object[0]);
            } catch (Exception var6) {
                a.a(var6, "Update app info with dispatchPackageBroadcast failed!", new Object[0]);
            }
        }
    }

从上述代码得知其反射调用ActivityThread#dispatchPackageBroadcast方法。最终是调用至LoadedApk#updateApplicationInfo。该方法做了如下事情

• 重新创建mClassLoader

• 重新创建mResources

• 更新applicationInfo（调用LoadedApk#setApplicationInfo完成）。

加载C/C++库

Play Core库提供SplitInstallHelper#loadLibrary用于加载C/C++库。具体用法可以查看示例。

结语

Android App Bundles的出现，相当是官方提供的一套动态化框架，所有的on-demand模块也会被google play审核，这对用户来说是非常有利的。

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