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深入理解Android Instant Run运行机制

2024-06-14 分类：行业资讯 阅读(29) 评论(0)

Instant Run

Instant Run，是android studio2.0新增的一个运行机制，在你编码开发、测试或debug的时候，它都能显著减少你对当前应用的构建和部署的时间。通俗的解释就是，当你在Android Studio中改了你的代码，Instant Run可以很快的让你看到你修改的效果。而在没有Instant Run之前，你的一个小小的修改，都肯能需要几十秒甚至更长的等待才能看到修改后的效果。

传统的代码修改及编译部署流程

传统的代码修改及编译流程如下：构建整个apk → 部署app → app重启 → 重启Activity

 

Instant Run编译和部署流程

Instant Run构建项目的流程：构建修改的部分 → 部署修改的dex或资源 → 热部署，温部署，冷部署

热拔插，温拔插，冷拔插

热拔插：代码改变被应用、投射到APP上，不需要重启应用，不需要重建当前activity。

场景：适用于多数的简单改变(包括一些方法实现的修改，或者变量值修改)

温拔插：activity需要被重启才能看到所需更改。

场景：典型的情况是代码修改涉及到了资源文件，即resources。

冷拔插：app需要被重启(但是仍然不需要重新安装)

场景：任何涉及结构性变化的，比如：修改了继承规则、修改了方法签名等。

首次运行Instant Run，Gradle执行过程

一个新的App Server类会被注入到App中，与Bytecode instrumentation协同监控代码的变化。

同时会有一个新的Application类，它注入了一个自定义类加载器(Class Loader),同时该Application类会启动我们所需的新注入的App Server。于是，Manifest会被修改来确保我们的应用能使用这个新的Application类。(这里不必担心自己继承定义了Application类，Instant Run添加的这个新Application类会代理我们自定义的Application类)

至此，Instant Run已经可以跑起来了，在我们使用的时候，它会通过决策，合理运用冷温热拔插来协助我们大量地缩短构建程序的时间。

在Instant Run运行之前，Android Studio会检查是否能连接到App Server中。并且确保这个App Server是Android Studio所需要的。这同样能确保该应用正处在前台。

热拔插

 

Android Studio monitors： 运行着Gradle任务来生成增量.dex文件(这个dex文件是对应着开发中的修改类) Android Studio会提取这些.dex文件发送到App Server，然后部署到App(Gradle修改class的原理，请戳链接)。

App Server会不断监听是否需要重写类文件，如果需要，任务会被立马执行。新的更改便能立即被响应。我们可以通过打断点的方式来查看。

温拔插

温拔插需要重启Activity，因为资源文件是在Activity创建时加载，所以必须重启Activity来重载资源文件。

目前来说，任何资源文件的修改都会导致重新打包再发送到APP。但是，google的开发团队正在致力于开发一个增量包，这个增量包只会包装修改过的资源文件并能部署到当前APP上。

所以温拔插实际上只能应对少数的情况，它并不能应付应用在架构、结构上的变化。

注：温拔插涉及到的资源文件修改，在manifest上是无效的(这里的无效是指不会启动Instant Run)，因为，manifest的值是在APK安装的时候被读取，所以想要manifest下资源的修改生效，还需要触发一个完整的应用构建和部署。

冷拔插

应用部署的时候，会把工程拆分成十个部分，每部分都拥有自己的.dex文件，然后所有的类会根据包名被分配给相应的.dex文件。当冷拔插开启时，修改过的类所对应的.dex文件，会重组生成新的.dex文件，然后再部署到设备上。

之所以能这么做，是依赖于Android的ART模式，它能允许加载多个.dex文件。ART模式在android4.4(API-19)中加入，但是Dalvik依然是首选，到了android5.0(API-21)，ART模式才成为系统默认首选，所以Instant Run只能运行在API-21及其以上版本。

使用Instant Run一些注意点

Instant Run是被Android Studio控制的。所以我们只能通过IDE来启动它，如果通过设备来启动应用，Instant Run会出现异常情况。在使用Instant Run来启动Android app的时候，应注意以下几点：

如果应用的minSdkVersion小于21，可能多数的Instant Run功能会挂掉，这里提供一个解决方法，通过product flavor建立一个minSdkVersion大于21的新分支，用来debug。

Instant Run目前只能在主进程里运行，如果应用是多进程的，类似微信，把webView抽出来单独一个进程，那热、温拔插会被降级为冷拔插。

在Windows下，Windows Defender Real-Time Protection可能会导致Instant Run挂掉，可用通过添加白名单列表解决。

暂时不支持Jack compiler，Instrumentation Tests，或者同时部署到多台设备。

结合Demo深度理解

为了方便大家的理解，我们新建一个项目，里面不写任何的逻辑功能，只对application做一个修改：

 

首先，我们先反编译一下APK的构成，使用的工具：d2j-dex2jar 和jd-gui。

 

我们要看的启动的信息就在这个instant-run.zip文件里面，解压instant-run.zip，我们会发现，我们真正的业务代码都在这里。

 

从instant-run文件中我们猜想是BootstrapApplication替换了我们的application，Instant-Run代码作为一个宿主程序，将app作为资源dex加载起来。

那么InstantRun是怎么把业务代码运行起来的呢?

Instant Run如何启动app

按照我们上面对instant-run运行机制的猜想，我们首先看一下appliaction的分析attachBaseContext和onCreate方法。

attachBaseContext()


 
    

  
  1. protected void attachBaseContext(Context context) { 
    2. 

  
  2.        if (!AppInfo.usingApkSplits) { 
    3. 

  
  3.             String apkFile = context.getApplicationInfo().sourceDir; 
    4. 

  
  4.             long apkModified = apkFile != null ? new File(apkFile).lastModified() : 0L; 
    5. 

  
  5.             createResources(apkModified); 
    6. 

  
  6.             setupClassLoaders(context, context.getCacheDir().getPath(), apkModified); 
    7. 

  
  7.        } 
    8. 

  
  8.        createRealApplication(); 
    9. 

  
  9.        super.attachBaseContext(context); 
    10. 

  
  10.        if (this.realApplication != null) { 
    11. 

  
  11.             try { 
    12. 

  
  12.                  Method attachBaseContext = ContextWrapper.class.getDeclaredMethod("attachBaseContext", new Class[] { Context.class }); 
    13. 

  
  13.                  attachBaseContext.setAccessible(true); 
    14. 

  
  14.                  attachBaseContext.invoke(this.realApplication, new Object[] { context }); 
    15. 

  
  15.             } catch (Exception e) { 
    16. 

  
  16.                  throw new IllegalStateException(e); 
    17. 

  
  17.             } 
    18. 

  
  18.       } 
    19. 

  
  19. } 
    20.

我们依次需要关注的方法有：

createResources → setupClassLoaders → createRealApplication → 调用realApplication的attachBaseContext方法

createResources()


 
    

  
  1. private void createResources(long apkModified) { 
    2. 

  
  2.        FileManager.checkInbox(); 
    3. 

  
  3.        File file = FileManager.getExternalResourceFile(); 
    4. 

  
  4.        this.externalResourcePath = (file != null ? file.getPath() : null); 
    5. 

  
  5.        if (Log.isLoggable("InstantRun", 2)) { 
    6. 

  
  6.             Log.v("InstantRun", "Resource override is " + this.externalResourcePath); 
    7. 

  
  7.        } 
    8. 

  
  8.        if (file != null) { 
    9. 

  
  9.             try { 
    10. 

  
  10.                  long resourceModified = file.lastModified(); 
    11. 

  
  11.                  if (Log.isLoggable("InstantRun", 2)) { 
    12. 

  
  12.                       Log.v("InstantRun", "Resource patch last modified: " + resourceModified); 
    13. 

  
  13.                       Log.v("InstantRun", "APK last modified: " + apkModified 
    14. 

  
  14.                            + " " 
    15. 

  
  15.                            + (apkModified > resourceModified ? ">" : "<") 
    16. 

  
  16.                            + " resource patch"); 
    17. 

  
  17.                  } 
    18. 

  
  18.                  if ((apkModified == 0L) || (resourceModified <= apkModified)) { 
    19. 

  
  19.                       if (Log.isLoggable("InstantRun", 2)) { 
    20. 

  
  20.                             Log.v("InstantRun", "Ignoring resource file, older than APK"); 
    21. 

  
  21.                       } 
    22. 

  
  22.                       this.externalResourcePath = null; 
    23. 

  
  23.                  } 
    24. 

  
  24.           } catch (Throwable t) { 
    25. 

  
  25.                  Log.e("InstantRun", "Failed to check patch timestamps", t); 
    26. 

  
  26.           } 
    27. 

  
  27.      } 
    28. 

  
  28. }  
    29.

说明：该方法主要是判断资源resource.ap_是否改变，然后保存resource.ap_的路径到externalResourcePath中。

setupClassLoaders()


 
    

  
  1. private static void setupClassLoaders(Context context, String codeCacheDir, long apkModified) { 
    2. 

  
  2.        List dexList = FileManager.getDexList(context, apkModified); 
    3. 

  
  3.        Class server = Server.class; 
    4. 

  
  4.        Class patcher = MonkeyPatcher.class; 
    5. 

  
  5.        if (!dexList.isEmpty()) { 
    6. 

  
  6.             if (Log.isLoggable("InstantRun", 2)) { 
    7. 

  
  7.                  Log.v("InstantRun", "Bootstrapping class loader with dex list " + join('\n', dexList)); 
    8. 

  
  8.             } 
    9. 

  
  9.             ClassLoader classLoader = BootstrapApplication.class.getClassLoader(); 
    10. 

  
  10.             String nativeLibraryPath; 
    11. 

  
  11.             try { 
    12. 

  
  12.                   nativeLibraryPath = (String) classLoader.getClass().getMethod("getLdLibraryPath", new Class[0]).invoke(classLoader, new Object[0]); 
    13. 

  
  13.                   if (Log.isLoggable("InstantRun", 2)) { 
    14. 

  
  14.                        Log.v("InstantRun", "Native library path: " + nativeLibraryPath); 
    15. 

  
  15.                   } 
    16. 

  
  16.             } catch (Throwable t) { 
    17. 

  
  17.             Log.e("InstantRun", "Failed to determine native library path " + t.getMessage()); 
    18. 

  
  18.             nativeLibraryPath = FileManager.getNativeLibraryFolder().getPath(); 
    19. 

  
  19.       } 
    20. 

  
  20.       IncrementalClassLoader.inject(classLoader, nativeLibraryPath, codeCacheDir, dexList); 
    21. 

  
  21.       } 
    22. 

  
  22. }  
    23.

说明，该方法是初始化一个ClassLoaders并调用IncrementalClassLoader。

IncrementalClassLoader的源码如下：

    

  1. public class IncrementalClassLoader extends ClassLoader { 
    2. 

  2.       public static final boolean DEBUG_CLASS_LOADING = false; 
    3. 

  3.       private final DelegateClassLoader delegateClassLoader; 
    4. 

  4.       public IncrementalClassLoader(ClassLoader original, String nativeLibraryPath, String codeCacheDir, List dexes) { 
    5. 

  5.            super(original.getParent()); 
    6. 

  6.            this.delegateClassLoader = createDelegateClassLoader(nativeLibraryPath, codeCacheDir, dexes, original); 
    7. 

  7.       } 
    8. 

  8.  
    9. 

  9. public Class findClass(String className) throws ClassNotFoundException { 
    10. 

  10.      try { 
    11. 

  11.           return this.delegateClassLoader.findClass(className); 
    12. 

  12.      } catch (ClassNotFoundException e) { 
    13. 

  13.           throw e; 
    14. 

  14.      } 
    15. 

  15. } 
    16. 

  16. private static class DelegateClassLoader extends BaseDexClassLoader { 
    17. 

  17.      private DelegateClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory, String libraryPath, ClassLoader parent) { 
    18. 

  18.           super(dexPath, optimizedDirectory, libraryPath, parent); 
    19. 

  19.      } 
    20. 

  20.  
    21. 

  21.      public Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException { 
    22. 

  22.           try { 
    23. 

  23.                 return super.findClass(name); 
    24. 

  24.           } catch (ClassNotFoundException e) { 
    25. 

  25.                 throw e; 
    26. 

  26.           } 
    27. 

  27.      } 
    28. 

  28. } 
    29. 

  29.  
    30. 

  30. private static DelegateClassLoader createDelegateClassLoader(String nativeLibraryPath, String codeCacheDir, List dexes, 
    31. 

  31. ClassLoader original) { 
    32. 

  32.       String pathBuilder = createDexPath(dexes); 
    33. 

  33.       return new DelegateClassLoader(pathBuilder, new File(codeCacheDir), nativeLibraryPath, original); 
    34. 

  34. } 
    35. 

  35. private static String createDexPath(List dexes) { 
    36. 

  36.       StringBuilder pathBuilder = new StringBuilder(); 
    37. 

  37.       boolean first = true; 
    38. 

  38.       for (String dex : dexes) { 
    39. 

  39.            if (first) { 
    40. 

  40.                  first = false; 
    41. 

  41.            } else { 
    42. 

  42.                  pathBuilder.append(File.pathSeparator); 
    43. 

  43.            } 
    44. 

  44.            pathBuilder.append(dex); 
    45. 

  45.       } 
    46. 

  46.       if (Log.isLoggable("InstantRun", 2)) { 
    47. 

  47.            Log.v("InstantRun", "Incremental dex path is " + BootstrapApplication.join('\n', dexes)); 
    48. 

  48.       } 
    49. 

  49.       return&nbsp%
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