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从大团队并肩作战到小团队带头冲锋，高效的研发模式使得 App 本身的整体崩溃率始终维持在 0.02% 以下。
简介
从大团队并肩作战到小团队带头冲锋，高效的研发模式使得 App 本身的整体崩溃率始终维持在 0.02% 以下。
本着以用户为中心、以开发者为出发点，根据现有开源方案取长补短，苏宁易购移动开发部于 2017 年初自主研发出了新型插件化技术——APNP（Android Plugin And Play），旨在让研发更敏捷，让发布更灵活，最终满足用户对产品的极速体验、按需下载、动态更新。
需求分析
技术的引入来自于实际业务场景对技术的需求，插件化亦是如此，那么到底是什么原因推动了苏宁易购 App 的插件化，又是什么原因让苏宁易购开发者走上自研插件化的道路？
为什么苏宁易购 App 需要插件化？
发布周期长，产品迭代跟不上市场需求
对于一个电商 App，不同的时间、地点，伴随着用户千变万化、稍纵即逝的消费需求，谁能在第一时间满足这些需求，谁就能把握住需求带来的销量。
而传统的 App 开发模式周期过长，我们需要更敏捷的发布方案，所以我们做了插件化，这也是苏宁易购对插件化最原始的需求。
单线研发，管理、协作成本过高
随着苏宁易购业务的不断拓展、项目参与人员数量的增多，单线 App 开发模式所隐藏的问题日益凸显：一面从需求分析到研发测试，需要监管的内容越来越多；另一方面从方案决策到流程审批，协作沟通越来越频繁，成本越来越高。
因此我们需要多线、小团队的研发模式，这让我们进一步确认了插件化。
安装包过大，运营推广效率走低
需求在日益增长的同时，安装包体积也在同步膨胀。面对耗时、耗流量的安装包下载，新用户体验、老用户升级的阻力也越来越大。
为了解决这个问题，我们需要拆包、需要动态下载、需要局部更新，因此我们正式引入了插件化。
什么选择自研而不是使用开源方案？
没有完美无暇的开源方案，却有层出不穷的接入问题
移动团队在一开始选择过几种开源方案，个别方案的可用性也比较高，但是在接入之后，测试环节总会出现些疑难杂症，修复起来相对困难，一方面是源码本身的掌握成本较高，另一方面就是开源方案本身存在的缺陷。
要么另起炉灶，要么藕断丝连
现有的开源方案，要么就是对现有工程的改造较大，开发有心无力；要么就是插件工程和宿主工程相互依赖，牵一发而动全身，成本、风险都很高。
插件方案选型
基于上述种种原因，我们决定自研插件化技术，于是就有了 APNP。APNP采用的插件方案是直接加载 APK 文件（APK 格式不变，内容有所修改），原因有如下几点：
兼容性高
APK 文件的格式非常稳定，它包含一个 App 正常运行的必要资源；任何版本的 Android 系统，都应该正常解析并运行任意版本匹配的 APK 文件，无论这个 APK 文件是何时产生的；我们只要正确模仿系统加载 APK 的行为，就可以加载任意一个插件 APK 文件。
研发隔离
既然是直接加载 APK 文件，所以在 APNP 的设计方案中，每个插件都是一个单独工程，这就意味着除了最后的集成测试阶段，插件对应的整个软件生命周期都是独立的，既降低了管理、协作成本，又促使插件产品的发布更加灵活。
接入简单
既然是独立工程，无论现有的工程是如何运转的，开发者唯一要做的就是把插件工程从现有工程中抽离出来。
核心手段及原理
如果直接加载一个原始插件的 APK 文件，绝大多数情况下是无法运行的，如 Class pre-verified 异常、ResourceNotFound 等。
因此 APNP 在保持 APK 格式不变的情况下，对APK里面的内容做了针对性修改，核心手段如下：
共同 Dependency 剔除
在研发过程中，经常需要第三方依赖 Library（Dependency），而当插件工程（以下简称 Plugin）和宿主工程（以下简称 Host）包含相同的 Dependency 时，就需要剔除 Plugin 中的 Dependency。
这样一方面可以避免 Class pre-verified 异常，另一方面也可以减少插件包的大小，提升插件包的下载 & 加载速度。
实现方案（以下都默认 IDE 为 Android Studio）：通过 Gradle 插件，在 Plugin 的 Transform 过程中，剔除与 Host 相同 Dependency 的所有资源。
Package ID 修改
在 Android 系统中，App 对应的 Package ID 是固定的，也就是说如果我们不人为干预，Plugin 和 Host 打包生产的 APK 文件中，所有 Resource ID 中的 Package ID 都是一样的，即（0x7f）。
这时如果直接加载 Plugin APK，必然会出现 Resource 类型不匹配、显示错乱等异常，所以我们修改 Plugin 的 APK 的 Package ID。（Package ID 满足 0x01 < PID < 0x7f 即可）
实现方案：业内关于修改 Package ID 的方案有很多（如修改 aapt 源码等），APNP 采用的方案是直接修改最后生成的 APK 文件。
先看下一个简单 APK 的文件结构，如下图：
涉及 Package ID 修改的地方有 3 处：
R.class（classes.dex）
resources.arsc
xml 文件
修改 R.class 中的 Package ID
在 Gradle assemble 之后，会在 build/generated/source/r 文件下生成相应的 R.java 文件，如下图：
此时我们将 R 文件中的 0x7f 直接替换成目标 Package ID ，然后继续交给 Gradle 做后续操作。
这样在最终的 classes.dex 中，里面的 R.class 文件对应的 Package ID 就是我们想要设置的 Package ID。
修改 arsc + xml 中的 Package ID
不同于上面通过 Hook Gradle 过程修改中间生成的 R 文件，arsc + xml 则是直接解压最终的 APK 并修改目标文件，然后重新签名。
首先我们需要对 APK 文件中的 arsc + xml 的文件格式有一定的认识，Android 为了充分减少 APK 自身的大小，在编译的过程中会对所有的资源进行重组 + 压缩。
例如 values 文件下的内容会被统一收集到 arsc 文件中，而不再以文件的形式存在；而 xml 也不再是原始的 xml 文件，xml 中内容会被进一步整合 + 复用。
而无论是 arsc 文件，还是 xml 文件，在它们内部都是 通过一个个固定数据结构的 ResChunk 以嵌套 + 组合的形式各自存储着。
资源信息：每段 ResChunk 的内容都以 8 字节的 ResChunk_header 开头，用于描述 ResChunk 的类型 + 长度，如下图：
也就是说 arsc + xml 中的所有内容都可以被反向解析出来，当充分了解每个 ResChunk 的数据结构以及掌握 ResChunk 中哪些内容是需要修改的 Package ID，就可以相对轻松的完成对二进制文件的修改。
Library Chunk 插入
修改完 Package ID 后，还需要在 resources.arsc 文件中插入一段 Library Chunk ，如下图：
Library Chunk 在 Android 5.0 之后才出现，对应的类型如下图：
那么为什么需要插入 Library Chunk？原因是在 Android 5.0 之后，ResTable在获取资源信息时，如果资源含有 Parent（ResTable_map_entry，如 style），会验证 Parent 的 Package ID 是否合法，也就是 Package ID 是不是已经注册过了。
如果 lookupResourceId 没有返回 NO_ERROR，则报错，继续跟进，如下图:
由于在上一环节中，我们已经把 Plugin 中的 Package ID 修改了，上图中的局部变量 packageId 肯定不会是 APP_PACKAGE_ID 。
最后会在 mLookupTable 数组中寻找 packageId 是否有对应的值，如果没有（值为 0）则抛出异常。
所以我们需要把自定义的 Package ID 注册到 mLookupTable 数组中，那么注册的动作是在什么时候发生的？
在 App 启动并资源首次加载时，会调用下面的方法去解析 arsc 文件，如下图：
如果发现是 Library Chunk 会调用 addMapping，如下图：
在 addMapping 中，我们会把 Library Chunk 中的 packageId 在 mLookupTable 数组中进行注册（就是简单的赋值），注册之后我们自定义的 Package ID 才会被系统认可，从而确保含有 Parent 资源的正常解析。
Attr ID 替换
完成上面 3 步后，APK 就已经可以加载了，但是插件涉及到自定义属性的 View ，自定义属性总是无法正常赋值，这又是什么原因呢？
以 ConstraintLayout 为例，假如 Plugin 和 Host 的 Layout 布局中都包含 ConstraintLayout，并同时都设置了 ConstraintLayout 的自定义属性如下：
那么在 App 运行的过程中，ConstraintLayout 会通过 android.support.constraint.R.class 获取解析自定义属性，如下图：
而 android.support.constraint.R.class 在内存中只有一份，并且会优先加载 Host，因此在实际的运行内存中，R.class 来自于 Host。
由于 Host 中 R.class 里面的 Package ID 都是 0x7f ，而在上面第二节的修改 Package ID 环节中，Plugin 里面的 xml 的 Package ID 已经被我们修改了（包括 xml 中所引用的 Attr ID）。
因此当 Plugin 通过 Host 的 R.class 去解析 ConstrainLayout 时，必然会出现自定义属性无法正常解析的异常。
所在 APNP 在修改 Plugin xml 文件 Package ID 的同时，如果发现 Attr 同样存在于 Host 中，会把 Plugin xml 文件中的 Attr ID 替换成 Host 中的 Attr ID，从而保证 Plugin 中所有的自定义属性能够正常解析（红框：0x7f01000f，0x7f010022，0x7f010026，0x7f01002b），如下图：
否则直接修改 Package ID（蓝框：0x7e010000，0x7e010001，0x7e010002）。
实践成果
在 APNP 实际应用之后，通过苏宁云迹平台的实时数据监控，并没有发现因 APNP 本身引起的明显异常。
从大团队并肩作战到小团队带头冲锋，高效的研发模式也使得 App 本身的整体崩溃率始终维持在 0.02% 以下。
相比之前的研发流程，APNP 带来的影响主要有下面几个点：
产品更精细、定位更明确
APNP 是产品精细划分和明确定位的技术支撑，小团队的研发模式，加快了产品的落实与升级。
研发周期短、发布更灵活
插件可单独升级、可独立发布的特征，配合独立团队的专人专职，单一产品可以达到一周一版本。
管理更轻松、研发更高效
同步产品线的精细划分，研发团队也趋于更小、更独立，管理也显得更加轻松；同时明确的责任分工，也促进了研发人员的工作效率。
发展前景
Google 在今年的 IO 大会上推出了一种动态加载方案——App Bundles，可以让用户通过 Google Play 动态下载应用功能，而且 App Bundles 采用的方案也是直接加载 APK 文件。
通过分析最终的 Feature Master APK 文件，你会发现 App Bundles 对 APK 做了和 APNP 相同的操作：剔除 Dependency、修改 Package ID、插入 Library Chunk、替换 Attr ID。
这看似巧合实则必然，因为 App Bundles 和 APNP 都是直接加载 APK 文件，所以面对的问题都是一样的。
在方案上 APNP 可以说有了官方保障，而且 APNP 在后面还可以借鉴 App Bundles 的实现细节，让插件加载更加高效、安全。
而由于 Android P 对隐藏 API 调用的限制，很多人认为插件化方案将不再可行。
但是 Google 也同时提供了 light greylist，并且国内手机厂商肯定不允许让主流 App 无法使用的情况发生，所以我觉得在很长一段时间内，插件化依然可以正常运转。
作者：李呈武
简介：苏宁易购前端技术专家，资深Android 开发者，深度掌握 Android 虚拟机、插件化、Weex 等技术，熟悉移动网络的特质，对移动端的架构设计有独特的见解，一直致力于通过优秀的架构设计，减少开发成本，提升开发质量。
编辑：关崇、孙淑娟
投稿：有投稿、寻求报道意向技术人请联络 [email protected]
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