Android动态编译技术:Plugin Transform Javassist操作Class文件
2017年08月31日 19:50:41阅读数：5029
动态编译技术在开源框架中的应用非常的广泛，现在市面上的插件化框架，热修复框架几乎都使用了动态编译技术，原理几乎都是在编译期间动态的在class文件中注入代码或者或修改。那就让我们来了解一下这高大上的技术吧。
本章会以完成一个demo的形式来揭开动态编译的神秘面纱，将会分成三步
一、自定义Gradle插件
二、介绍Transform API 及 实现步骤
三、实现在编译的过程中操作.class文件，对原有代码或者说逻辑进 行一些处理，修改原class代码和动态生成java类
一、自定义gradle插件：在我们app下的build.gradle中的第一行是apply plugin: ‘com.android.application’ ，其实这就是一个插件，是google写好的插件，我们自己写插一个插件也是这样引入，引入后我们的插件就会得到执行。
1.1 创建一个module，什么样的都可以，不管是Phone&Tablet Module或Android Librarty都可以，然后只留下src/main和build.gradle，其他的文件全部删除
1.2 在main目录下创建groovy文件夹，然后在groovy目录下就可以创建我们的包名和groovy文件了,记得后缀要已.groovy结尾。在这个文件中引入创建的包名，然后写一个Class继承于Plugin< Project > 并重写apply方法。例如：
package com.ljq.myreplugin.gradle import org.gradle.api.Plugin import org.gradle.api.Project public class MyPlugin implements Plugin<Project> { void apply(Project project) { System.out.println("------------------开始----------------------"); System.out.println("这是我们的自定义插件!"); System.out.println("------------------结束----------------------->"); } }
1.3 在main目录下创建resources文件夹，继续在resources下创建META-INF文件夹，继续在META-INF文件夹下创建gradle-plugins文件夹，最后在gradle-plugins文件夹下创建一个xxx.properties文件，注意：这个xxx就是在app下的build.gradle中引入时的名字，例如：apply plugin: ‘xxx’。在文件中写implementation-class=com.ljq.myreplugin.gradle.MyPlugin。
1.4 打开build.gradle 删除里面所有的内容。然后格式按这个写，uploadArchives是上传到maven库，然后执行uploadArchives这个task，就将我们的这个插件打包上传到了本地maven中，可以去本地的Maven库中查看
apply plugin: 'groovy' apply plugin: 'maven' dependencies { //gradle sdk compile gradleApi() //groovy sdk compile localGroovy() } repositories { mavenCentral() } //以上都为固定写法 //group和version group='com.ljq.myreplugin.gradle' version='1.0.0' //打包到本地或者远程Maven库 uploadArchives { repositories { mavenDeployer { //提交到远程服务器： // repository(url: "http://www.xxx.com/repos") { // authentication(userName: "admin", password: "admin") // } //本地的Maven地址设置为E:/Maven repository(url: uri('E:/repo')) } } }
1.5 应用gradle插件：在项目下的build.gradle（也可以在module中）中的repositories模块中定义本地maven库地址。在dependencies 模块中引入我们的插件的路径,例：
1.6 最后在module（app下的）下的build.gradle中引入插件，apply plugin: ‘my_replugin_gradle’ 这个名字是我们定义的resource文件下的那个.properties文件的名字,现在可以clean一下工程，然后在Make一下 ，可以在Gradle Console中看到我们的插件得到了执行,说明我们自定义的Plugin成功了.
1.7 还有一种简单的方式创建gradle插件，新建module时必须要把module的名称叫做buildsrc，不需要再main下创建resources文件，在gradle插件的build.gradle中也不需要加入上传maven的代码，因为没有上传到maven中，所以在引入的时候项目build.gradle中也不需要加入maven库地址的代码。在app的module引入时直接写插件全类名就好，例如：apply plugin: com.ljq.myreplugin.gradle.MyPlugin。其他都和上边相同就好。
二、利用Google提供的Transform API 在编译的过程中操作.class文件。先说一下Transform是什么：
gradle从1.5开始，gradle插件包含了一个叫Transform的API，这个API允许第三方插件在class文件转为为dex文件前操作编译好的class文件，这个API的目标是简化自定义类操作，而不必处理Task，并且在操作上提供更大的灵活性。并且可以更加灵活地进行操作。
官方文档：http://google.github.io/android-gradle-dsl/javadoc/
我们接着在上面的demo中继续完成使用Transform API，2.1 在我们自定义的gradle插件的build.gradle中引入transform的包,下面会进行代码注入，就一起引入的其他包
2.2 创建一个类继承Transform 并实现其方法:
package com.ljq.myreplugin.gradle
import com.android.build.api.transform.*
import com.android.build.gradle.internal.pipeline.TransformManager
import org.apache.commons.codec.digest.DigestUtils
import org.apache.commons.io.FileUtils
import org.gradle.api.Project
/**
* Created by 刘镓旗 on 2017/8/30.
*/
public class MyClassTransform extends Transform {
private Project mProject;
public MyClassTransform(Project p) {
this.mProject = p;
}
//transform的名称
//transformClassesWithMyClassTransformForDebug 运行时的名字
//transformClassesWith + getName() + For + Debug或Release
@Override
public String getName() {
return "MyClassTransform";
}
//需要处理的数据类型，有两种枚举类型
//CLASSES和RESOURCES，CLASSES代表处理的java的class文件，RESOURCES代表要处理java的资源
@Override
public Set<QualifiedContent.ContentType> getInputTypes() {
return TransformManager.CONTENT_CLASS;
}
// 指Transform要操作内容的范围，官方文档Scope有7种类型：
//
// EXTERNAL_LIBRARIES 只有外部库
// PROJECT 只有项目内容
// PROJECT_LOCAL_DEPS 只有项目的本地依赖(本地jar)
// PROVIDED_ONLY 只提供本地或远程依赖项
// SUB_PROJECTS 只有子项目。
// SUB_PROJECTS_LOCAL_DEPS 只有子项目的本地依赖项(本地jar)。
// TESTED_CODE 由当前变量(包括依赖项)测试的代码
@Override
public Set<QualifiedContent.Scope> getScopes() {
return TransformManager.SCOPE_FULL_PROJECT;
}
//指明当前Transform是否支持增量编译
@Override
public boolean isIncremental() {
return false;
}
// Transform中的核心方法，
// inputs中是传过来的输入流，其中有两种格式，一种是jar包格式一种是目录格式。
// outputProvider 获取到输出目录，最后将修改的文件复制到输出目录，这一步必须做不然编译会报错
@Override
public void transform(Context context,
Collection<TransformInput> inputs,
Collection<TransformInput> referencedInputs,
TransformOutputProvider outputProvider,
boolean isIncremental) throws IOException, TransformException, InterruptedException {
}
}>2.3 在我们自定义的gradle插件的apply方法中注册自定义的Transform,
def android = project.extensions.getByType(AppExtension)
//注册一个Transform
def classTransform = new MyClassTransform(project);
android.registerTransform(classTransform);
**三、使用Javassist实现在编译的过程中操作.class文件，动态注入代码Javassist是一个可以用来分析、编辑和创建Java字节码的开源类库 对于语法和使用，请自行查阅资料。**
我们知道studio会给我们创建一个BuildConfig的类，但是是否知道这个类是怎么生成的呢？下面我们来模拟一下 在app下的build.gradle下可以创建参数列表，然后将参数生成一个java类，在代码中就可以使用了 >
//我们自定义的
testCreatJavaConfig{
str = "动态生成java类的字符串"
}然后回到我们的自定义的Plugin中,贴一下整个代码
package com.ljq.myreplugin.gradle
import com.android.build.gradle.AppExtension
import com.android.build.gradle.AppPlugin
import org.gradle.api.Plugin
import org.gradle.api.Project
public class MyPlugin implements Plugin<Project> {
void apply(Project project) {
System.out.println("------------------开始----------------------");
System.out.println("这是我们的自定义插件!");
//AppExtension就是build.gradle中android{...}这一块
def android = project.extensions.getByType(AppExtension)
//注册一个Transform
def classTransform = new MyClassTransform(project);
android.registerTransform(classTransform);
//创建一个Extension，名字叫做testCreatJavaConfig 里面可配置的属性参照MyPlguinTestClass
project.extensions.create("testCreatJavaConfig", MyPlguinTestClass)
//生产一个类
if (project.plugins.hasPlugin(AppPlugin)) {
//获取到Extension，Extension就是 build.gradle中的{}闭包
android.applicationVariants.all { variant ->
//获取到scope,作用域
def variantData = variant.variantData
def scope = variantData.scope
//拿到build.gradle中创建的Extension的值
def config = project.extensions.getByName("testCreatJavaConfig");
//创建一个task
def createTaskName = scope.getTaskName("CeShi", "MyTestPlugin")
def createTask = project.task(createTaskName)
//设置task要执行的任务
createTask.doLast {
//生成java类
createJavaTest(variant, config)
}
//设置task依赖于生成BuildConfig的task，然后在生成BuildConfig后生成我们的类
String generateBuildConfigTaskName = variant.getVariantData().getScope().getGenerateBuildConfigTask().name
def generateBuildConfigTask = project.tasks.getByName(generateBuildConfigTaskName)
if (generateBuildConfigTask) {
createTask.dependsOn generateBuildConfigTask
generateBuildConfigTask.finalizedBy createTask
}
}
}
System.out.println("------------------结束了吗----------------------");
}
static def void createJavaTest(variant, config) {
//要生成的内容
def content = """package com.ljq.myreplugindemo;
/**
* Created by 刘镓旗 on 2017/8/30.
*/
public class MyPlguinTestClass {
public static final String str = "${config.str}";
}
""";
//获取到BuildConfig类的路径
File outputDir = variant.getVariantData().getScope().getBuildConfigSourceOutputDir()
def javaFile = new File(outputDir, "MyPlguinTestClass.java")
javaFile.write(content, 'UTF-8');
}
}
class MyPlguinTestClass {
def str = "默认值";
}
来看一下效果
下面我们利用Transform在MainActivity中动态的插入代码,先看一下现在的MainAcitivity
可以看到上面的setText中使用的是我们上面动态生成的类中的字段，看一下怎么利用Transform插入代码，先看一下Transform中代码
@Override
public void transform(Context context,
Collection inputs,
Collection referencedInputs,
TransformOutputProvider outputProvider,
boolean isIncremental) throws IOException, TransformException, InterruptedException {
System.out.println("----------------进入transform了--------------")
//遍历input
inputs.each { TransformInput input ->
//遍历文件夹
input.directoryInputs.each { DirectoryInput directoryInput ->
//注入代码
MyInjects.inject(directoryInput.file.absolutePath, mProject)
// 获取output目录
def dest = outputProvider.getContentLocation(directoryInput.name,
directoryInput.contentTypes, directoryInput.scopes, Format.DIRECTORY)这里写代码片
// 将input的目录复制到output指定目录
FileUtils.copyDirectory(directoryInput.file, dest)
}
////遍历jar文件 对jar不操作，但是要输出到out路径
input.jarInputs.each { JarInput jarInput ->
// 重命名输出文件（同目录copyFile会冲突）
def jarName = jarInput.name
println("jar = " + jarInput.file.getAbsolutePath())
def md5Name = DigestUtils.md5Hex(jarInput.file.getAbsolutePath())
if (jarName.endsWith(".jar")) {
jarName = jarName.substring(0, jarName.length() - 4)
}
def dest = outputProvider.getContentLocation(jarName + md5Name, jarInput.contentTypes, jarInput.scopes, Format.JAR)
FileUtils.copyFile(jarInput.file, dest)
}
}
System.out.println("--------------结束transform了----------------")
}
最重要生成代码在MyInjects类中，在这个类中我们传入了两个参数，一个是当前变量的文件夹，一个是当前的工程对象，来看一下代码
package com.ljq.myreplugin.gradle
import javassist.ClassPool
import javassist.CtClass
import javassist.CtMethod
import org.gradle.api.Project
/**
* Created by 刘镓旗 on 2017/8/31.
*/
public class MyInjects {
//初始化类池
private final static ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
public static void inject(String path,Project project) {
//将当前路径加入类池,不然找不到这个类
pool.appendClassPath(path);
//project.android.bootClasspath 加入android.jar，不然找不到android相关的所有类
pool.appendClassPath(project.android.bootClasspath[0].toString());
//引入android.os.Bundle包，因为onCreate方法参数有Bundle
pool.importPackage("android.os.Bundle");
File dir = new File(path);
if (dir.isDirectory()) {
//遍历文件夹
dir.eachFileRecurse { File file ->
String filePath = file.absolutePath
println("filePath = " + filePath)
if (file.getName().equals("MainActivity.class")) {
//获取MainActivity.class
CtClass ctClass = pool.getCtClass("com.ljq.myreplugindemo.MainActivity");
println("ctClass = " + ctClass)
//解冻
if (ctClass.isFrozen())
ctClass.defrost()
//获取到OnCreate方法
CtMethod ctMethod = ctClass.getDeclaredMethod("onCreate")
println("方法名 = " + ctMethod)
String insetBeforeStr = """ android.widget.Toast.makeText(this,"我是被插入的Toast代码~!!",android.widget.Toast.LENGTH_SHORT).show();
"""
//在方法开头插入代码
ctMethod.insertBefore(insetBeforeStr);
ctClass.writeFile(path)
ctClass.detach()//释放
}
}
}
}
}
现在先clean一下项目，然后运行，代码就被插入了，看一下效果
到这里就完成了动态注入代码和动态生成Java类了，本文只是梳理原理和思路，至于高级的用法还请自行查阅资料