插件化知识详细分解及原理之Binder机制

最近一直在研究插件化的东西，我看了网上大多都是直接上来就开始讲解原理然后写个demo，这样对于很多没有入门的朋友不是很好的理解，下面我会通过自己的研究过程，一步一步循序渐进的将插件化需要的知识点都梳理一遍及讲解，其实学习插件化的好处并不全因为它是一门热门的技术，插件化涉及的知识点很多，可以让我们对android的理解及境界上都会有一个质的飞跃，在我将所有设计的知识点都大概讲一遍后会用一个demo来实现插件化，里面将设计所有讲过的知识。

插件化其实就是动态加载，动态加载又包括了代码加载和资源加载。

可以干什么：

插件化最早出现是因为65535问题出现的，用于查分多个dex并动态加载dex来防止65535问题
现在很多公司用插件化来做模块的动态加载，这样既能实现web端一样的随时更新，还能减少apk包的体积，其实就是加载一个未安装的apk。
热修复，热修复其实也是动态加载原理
换肤，使用动态的资源加载可以实现换肤功能
还可以通过hook系统的一些类做一些你想做的坏事。

目前比较有名的插件化框架：

任玉刚的：dynamic-load-apk，这个项目使用的是一种代理的方式去实现
https://github.com/singwhatiwanna/dynamic-load-apk
360的：DroidPlugin,这个项目是通过hook系统类来实现
https://github.com/Qihoo360/DroidPlugin

目前比较火的热修复框架：

阿里的：andfix，用于对方法的修复，可以立即生效，不支持资源及类替换
https://github.com/alibaba/AndFix
腾讯的：tinker，除了不支持立即生效，全部支持
https://github.com/Tencent/tinker
美团的：robust,不开源

如果要使用插件化来作为模块化的话，那么就需要解决两个问题

代码的加载，就是使用ClassLoader加载代码
资源的加载，使用AssetManager的隐藏方法，addAsssetPath方法加入一个资源路径来获取这个资源的Resource资源
还有一个问题就是对四大组件的生命周期管理

准备：

在了解插件化之前首先需要了解及掌握的知识点
一、Binder机制
二、代理模式，
三、反射
四、类加载及dex加载
五、应用启动过程及类加载过程
六、实现插件化完整demo及思路分析
七、动态加载资源及解决资源冲突问题

Binder机制:

其实Binder看你怎么去理解，如果从代码角度的话他是一个类，如果从硬件角度的话他是一个驱动，如果从IPC角度的话他是一种通信机制，是framework层的各种ServiceManager的链接桥梁，
我们知道我们平时使用的系统服务对象其实都是系统的,他们存在的进程和我们的应用并不在一个进程中，但是为什么我们能直接使用呢？其实就是因为Binder的存在，跨进程通信，再说大白话一点就是使用了我们经常说的aidl，Binder很复杂，这里只是为了插件化做铺垫，想深入理解请自行查阅资料。

进程间通信过程

1.首先客户端要链接服务端
2.然后服务端会返回一个客户端的对象（代理对象）
3.然后客户端使用这个代理对象其中的方法时，系统会先调用服务端的方法，然后将运算的结果返回给客户端（要知道其实并不是用了这个对象的方法，而是去服务端里运算，然后在返回给客户端的）

我们通过自己写一个aidl，然后和系统的源码进行对比

//我们自己写的aidl的接口
//IMyAidlInterface.aidl
package com.huanju.chajianhuatest;
import com.huanju.chajianhuatest.aidlmode.TestBean;

interface IMyAidlInterface {
    /**
     * Demonstrates some basic types that you can use as parameters
     * and return values in AIDL.
     */
    void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat,
            double aDouble, String aString);

     String getS(in TestBean s);

     TestBean getInfoBean(out TestBean b);
}

系统会帮我们自动创建一个IMyAidlInterface.java的文件，我们去看看

package com.huanju.chajianhuatest;

public interface IMyAidlInterface extends android.os.IInterface {

    public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.huanju.chajianhuatest.IMyAidlInterface {
        private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.huanju.chajianhuatest.IMyAidlInterface";


        public Stub() {

            this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
        }

        public static com.huanju.chajianhuatest.IMyAidlInterface asInterface(android.os.IBinder obj) {
            if ((obj == null)) {
                return null;
            }
            android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
            if (((iin != null) && (iin instanceof com.huanju.chajianhuatest.IMyAidlInterface))) {
                return ((com.huanju.chajianhuatest.IMyAidlInterface) iin);
            }
            return new com.huanju.chajianhuatest.IMyAidlInterface.Stub.Proxy(obj);
        }

        @Override
        public android.os.IBinder asBinder() {
            return this;
        }

        @Override
        public boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags) throws android.os.RemoteException {
            switch (code) {
                case INTERFACE_TRANSACTION: {
                    reply.writeString(DESCRIPTOR);
                    return true;
                }
                case TRANSACTION_basicTypes: {
                    data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                    int _arg0;
                    _arg0 = data.readInt();
                    long _arg1;
                    _arg1 = data.readLong();
                    boolean _arg2;
                    _arg2 = (0 != data.readInt());
                    float _arg3;
                    _arg3 = data.readFloat();
                    double _arg4;
                    _arg4 = data.readDouble();
                    java.lang.String _arg5;
                    _arg5 = data.readString();
                    this.basicTypes(_arg0, _arg1, _arg2, _arg3, _arg4, _arg5);
                    reply.writeNoException();
                    return true;
                }
                case TRANSACTION_getS: {
                    data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                    com.huanju.chajianhuatest.aidlmode.TestBean _arg0;
                    if ((0 != data.readInt())) {
                        _arg0 = com.huanju.chajianhuatest.aidlmode.TestBean.CREATOR.createFromParcel(data);
                    } else {
                        _arg0 = null;
                    }
                    java.lang.String _result = this.getS(_arg0);
                    reply.writeNoException();
                    reply.writeString(_result);
                    return true;
                }
                case TRANSACTION_getInfoBean: {
                    data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                    com.huanju.chajianhuatest.aidlmode.TestBean _arg0;
                    _arg0 = new com.huanju.chajianhuatest.aidlmode.TestBean();
                    com.huanju.chajianhuatest.aidlmode.TestBean _result = this.getInfoBean(_arg0);
                    reply.writeNoException();
                    if ((_result != null)) {
                        reply.writeInt(1);
                        _result.writeToParcel(reply, android.os.Parcelable.PARCELABLE_WRITE_RETURN_VALUE);
                    } else {
                        reply.writeInt(0);
                    }
                    if ((_arg0 != null)) {
                        reply.writeInt(1);
                        _arg0.writeToParcel(reply, android.os.Parcelable.PARCELABLE_WRITE_RETURN_VALUE);
                    } else {
                        reply.writeInt(0);
                    }
                    return true;
                }
            }
            return super.onTransact(code, data, reply, flags);
        }

        private static class Proxy implements com.huanju.chajianhuatest.IMyAidlInterface {
            private android.os.IBinder mRemote;

            Proxy(android.os.IBinder remote) {
                mRemote = remote;
            }

            @Override
            public android.os.IBinder asBinder() {
                return mRemote;
            }

            public java.lang.String getInterfaceDescriptor() {
                return DESCRIPTOR;
            }


            @Override
            public void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat, double aDouble, java.lang.String aString) throws android.os.RemoteException {
                android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
                android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
                try {
                    _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                    _data.writeInt(anInt);
                    _data.writeLong(aLong);
                    _data.writeInt(((aBoolean) ? (1) : (0)));
                    _data.writeFloat(aFloat);
                    _data.writeDouble(aDouble);
                    _data.writeString(aString);
                    mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_basicTypes, _data, _reply, 0);
                    _reply.readException();
                } finally {
                    _reply.recycle();
                    _data.recycle();
                }
            }

            @Override
            public java.lang.String getS(com.huanju.chajianhuatest.aidlmode.TestBean s) throws android.os.RemoteException {
                android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
                android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
                java.lang.String _result;
                try {
                    _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                    if ((s != null)) {
                        _data.writeInt(1);
                        s.writeToParcel(_data, 0);
                    } else {
                        _data.writeInt(0);
                    }
                    mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getS, _data, _reply, 0);
                    _reply.readException();
                    _result = _reply.readString();
                } finally {
                    _reply.recycle();
                    _data.recycle();
                }
                return _result;
            }

            @Override
            public com.huanju.chajianhuatest.aidlmode.TestBean getInfoBean(com.huanju.chajianhuatest.aidlmode.TestBean b) throws android.os.RemoteException {
                android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
                android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
                com.huanju.chajianhuatest.aidlmode.TestBean _result;
                try {
                    _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                    mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getInfoBean, _data, _reply, 0);
                    _reply.readException();
                    if ((0 != _reply.readInt())) {
                        _result = com.huanju.chajianhuatest.aidlmode.TestBean.CREATOR.createFromParcel(_reply);
                    } else {
                        _result = null;
                    }
                    if ((0 != _reply.readInt())) {
                        b.readFromParcel(_reply);
                    }
                } finally {
                    _reply.recycle();
                    _data.recycle();
                }
                return _result;
            }
        }

        static final int TRANSACTION_basicTypes = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
        static final int TRANSACTION_getS = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);
        static final int TRANSACTION_getInfoBean = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 2);
    }


    public void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat, double aDouble, java.lang.String aString) throws android.os.RemoteException;

    public java.lang.String getS(com.huanju.chajianhuatest.aidlmode.TestBean s) throws android.os.RemoteException;

    public com.huanju.chajianhuatest.aidlmode.TestBean getInfoBean(com.huanju.chajianhuatest.aidlmode.TestBean b) throws android.os.RemoteException;
}

看着代码好像很多，但是其实没什么，我们分析一下结构

1.我们根据上面的代码，创建的类继承了IInterface接口

2.内部类Stub继承Binder

3.看asInterface方法，判断如果不是一个进程会返回代理类

4.每个方法都对应一个id，用于在跨进程访问时确定访问的是哪个方法，通过transact方法再调用服务端的onTransact方法

我们再看一下系统的类，就看我们最熟悉的ActivityManager，要知道ActivityManager其实是ActivityManagerService在我们进程中的一个代理包装类，他内部全部使用 ActivityManagerNative.getDefault()去进程操作，那么我么直接看 ActivityManagerNative的部分代码

1.asInterface

    /** {@hide} */
public abstract class ActivityManagerNative extends Binder implements IActivityManager
{
    /**
     * Cast a Binder object into an activity manager interface, generating
     * a proxy if needed.
     */
    static public IActivityManager asInterface(IBinder obj) {
        if (obj == null) {
            return null;
        }
        IActivityManager in =
            (IActivityManager)obj.queryLocalInterface(descriptor);
        if (in != null) {
            return in;
        }

        return new ActivityManagerProxy(obj);
    }

2.onTransact

@Override
public boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags)
        throws RemoteException {
    switch (code) {
    case START_ACTIVITY_TRANSACTION:
    {
        data.enforceInterface(IActivityManager.descriptor);
        IBinder b = data.readStrongBinder();
        IApplicationThread app = ApplicationThreadNative.asInterface(b);
        String callingPackage = data.readString();
        Intent intent = Intent.CREATOR.createFromParcel(data);
        String resolvedType = data.readString();
        IBinder resultTo = data.readStrongBinder();
        String resultWho = data.readString();
        int requestCode = data.readInt();
        int startFlags = data.readInt();
        ProfilerInfo profilerInfo = data.readInt() != 0
                ? ProfilerInfo.CREATOR.createFromParcel(data) : null;
        Bundle options = data.readInt() != 0
                ? Bundle.CREATOR.createFromParcel(data) : null;
        int result = startActivity(app, callingPackage, intent, resolvedType,
                resultTo, resultWho, requestCode, startFlags, profilerInfo, options);
        reply.writeNoException();
        reply.writeInt(result);
        return true;
    }

代码太多我们就看这两个就好了，有没有感觉很熟悉，和我们自己写的aidl几乎没有区别，他虽然叫做ActivityManagerNative，其实他就是我们自己写的aidl里的内部类Stub。

下面我们分析一下aidl的运行过程

我们直接看如果是远程的话返回了代理对象，我们看代理对象的方法，这个方法就是aidl结果定义的方法，看他怎么实现的
>

 @Override
        public com.huanju.chajianhuatest.aidlmode.TestBean getInfoBean(com.huanju.chajianhuatest.aidlmode.TestBean b) throws android.os.RemoteException {
            android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
            android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
            com.huanju.chajianhuatest.aidlmode.TestBean _result;
            try {
                _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getInfoBean, _data, _reply, 0);
                _reply.readException();
                if ((0 != _reply.readInt())) {
                    _result = com.huanju.chajianhuatest.aidlmode.TestBean.CREATOR.createFromParcel(_reply);
                } else {
                    _result = null;
                }
                if ((0 != _reply.readInt())) {
                    b.readFromParcel(_reply);
                }
            } finally {
                _reply.recycle();
                _data.recycle();
            }
            return _result;
        }
    }

客户端发起请求

1.首先创建输出类型data
2.创建接受类型reply
3.创建需要的参数
4.将参数写入data中
5.发起远程调用，当前线程挂起调用mRemote.transact()方法，这个方法的实现在Binder中，他会调用服务端的onTransact方法，直到有返回结果
6.从_result中取回返回结果_result

服务端接到请求会走到onTransact方法，这个方法运行在服务端的Binder线程池中,我们再看看怎么实现的

  case TRANSACTION_getInfoBean: {
                data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                com.huanju.chajianhuatest.aidlmode.TestBean _arg0;
                _arg0 = new com.huanju.chajianhuatest.aidlmode.TestBean();
                com.huanju.chajianhuatest.aidlmode.TestBean _result = this.getInfoBean(_arg0);
                reply.writeNoException();
                if ((_result != null)) {
                    reply.writeInt(1);
                    _result.writeToParcel(reply, android.os.Parcelable.PARCELABLE_WRITE_RETURN_VALUE);
                } else {
                    reply.writeInt(0);
                }
                if ((_arg0 != null)) {
                    reply.writeInt(1);
                    _arg0.writeToParcel(reply, android.os.Parcelable.PARCELABLE_WRITE_RETURN_VALUE);
                } else {
                    reply.writeInt(0);
                }
                return true;
            }

1.通过id确定访问哪个方法
2.然后从目标参数data取出需要的参数
3.然后调用请求的相应方法
4.将返回值写入reply
5.返回true，这里需要说一下，如果返回false，代表客户端访问失败，我们实际当中可根据这个特性来做远程的校检，毕竟我们的远程方法并是不想让任何人都可以访问的。
，通过id确定访问哪个方法，然后从目标参数data取出需要的参数，然后调用相应方法，将返回值写入reply，

好了，到这里Binder的通信过程就完了，其实我们看到了只要我们理解了我们自己写的aidl的流程及原理，那么系统层的通信也是这样的。下一篇我们继续说代理模式及反射。