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Android中的动态加载机制

2024-09-06 12:08:16   216人阅读

在目前的软硬件环境下，Native App与Web App在用户体验上有着明显的优势，但在实际项目中有些会因为业务的频繁变更而频繁的升级客户端，造成较差的用户体验，而这也恰恰是Web App的优势。本文对网上Android动态加载jar的资料进行梳理和实践在这里与大家一起分享，试图改善频繁升级这一弊病。

Android应用开发在一般情况下，常规的开发方式和代码架构就能满足我们的普通需求。但是有些特殊问题，常常引发我们进一步的沉思。我们从沉思中产生顿悟，从而产生新的技术形式。
如何开发一个可以自定义控件的Android应用？就像eclipse一样，可以动态加载插件；如何让Android应用执行服务器上的不可预知的代码？如何对Android应用加密，而只在执行时自解密，从而防止被破解？……
熟悉Java技术的朋友，可能意识到，我们需要使用类加载器灵活的加载执行的类。这在Java里已经算是一项比较成熟的技术了，但是在Android中，我们大多数人都还非常陌生。

实际操作

使用到的工具都比较常规：javac、dx、eclipse等其中dx工具最好是指明--no-strict，因为class文件的路径可能不匹配
加载好类后，通常我们可以通过Java反射机制来使用这个类但是这样效率相对不高，而且老用反射代码也比较复杂凌乱。更好的做法是定义一个interface，并将这个interface写进容器端。待加载的类，继承自这个interface，并且有一个参数为空的构造函数，以使我们能够通过Class的newInstance方法产生对象然后将对象强制转换为interface对象，于是就可以直接调用成员方法了，下面是具体的实现步骤了:
第一步：

编写好动态代码类：

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  1. package com.dynamic.interfaces;  
  2. import android.app.Activity;  
  3. /** 
  4.  * 动态加载类的接口 
  5.  */  
  6. public interface IDynamic {  
  7.     /**初始化方法*/  
  8.     public void init(Activity activity);  
  9.     /**自定义方法*/  
  10.     public void showBanner();  
  11.     public void showDialog();  
  12.     public void showFullScreen();  
  13.     public void showAppWall();  
  14.     /**销毁方法*/  
  15.     public void destory();  
  16. }  

实现类代码如下：

 

 

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  1. package com.dynamic.impl;  
  2.   
  3. import android.app.Activity;  
  4. import android.widget.Toast;  
  5.   
  6. import com.dynamic.interfaces.IDynamic;  
  7.   
  8. /** 
  9.  * 动态类的实现 
  10.  * 
  11.  */  
  12. public class Dynamic implements IDynamic{  
  13.   
  14.     private Activity mActivity;  
  15.       
  16.     @Override  
  17.     public void init(Activity activity) {  
  18.         mActivity = activity;  
  19.     }  
  20.       
  21.     @Override  
  22.     public void showBanner() {  
  23.         Toast.makeText(mActivity, "我是ShowBannber方法", 1500).show();  
  24.     }  
  25.   
  26.     @Override  
  27.     public void showDialog() {  
  28.         Toast.makeText(mActivity, "我是ShowDialog方法", 1500).show();  
  29.     }  
  30.   
  31.     @Override  
  32.     public void showFullScreen() {  
  33.         Toast.makeText(mActivity, "我是ShowFullScreen方法", 1500).show();  
  34.     }  
  35.   
  36.     @Override  
  37.     public void showAppWall() {  
  38.         Toast.makeText(mActivity, "我是ShowAppWall方法", 1500).show();  
  39.     }  
  40.   
  41.     @Override  
  42.     public void destory() {  
  43.     }  
  44.   
  45. }  

这样动态类就开发好了

 

第二步：

将上面开发好的动态类打包成.jar，这里要注意的是只打包实现类Dynamic.java，不打包接口类IDynamic.java，

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然后将打包好的jar文件拷贝到android的安装目录中的platform-tools目录下，使用dx命令:(我的jar文件是dynamic.jar)

dx --dex --output=dynamic_temp.jar dynamic.jar

这样就生成了dynamic_temp.jar，这个jar和dynamic.jar有什么区别呢？

其实这条命令主要做的工作是:首先将dynamic.jar编译成dynamic.dex文件(Android虚拟机认识的字节码文件)，然后再将dynamic.dex文件压缩成dynamic_temp.jar，当然你也可以压缩成.zip格式的，或者直接编译成.apk文件都可以的，这个后面会说到。

到这里还不算完事，因为你想想用什么来连接动态类和目标类呢？那就是动态类的接口了，所以这时候还要打个.jar包，这时候只需要打接口类IDynamic.java了

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然后将这个.jar文件引用到目标类中，下面来看一下目标类的实现：

 

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  1. package com.jiangwei.demo;  
  2.   
  3. import java.io.File;  
  4. import java.util.List;  
  5.   
  6. import android.app.Activity;  
  7. import android.content.Intent;  
  8. import android.content.pm.ActivityInfo;  
  9. import android.content.pm.PackageManager;  
  10. import android.content.pm.ResolveInfo;  
  11. import android.os.Bundle;  
  12. import android.os.Environment;  
  13. import android.view.View;  
  14. import android.widget.Button;  
  15. import android.widget.Toast;  
  16.   
  17. import com.dynamic.interfaces.IDynamic;  
  18.   
  19. import dalvik.system.DexClassLoader;  
  20. import dalvik.system.PathClassLoader;  
  21.   
  22. public class AndroidDynamicLoadClassActivity extends Activity {  
  23.       
  24.     //动态类加载接口  
  25.     private IDynamic lib;  
  26.       
  27.     @Override  
  28.     public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {  
  29.         super.onCreate(savedInstanceState);  
  30.         setContentView(R.layout.main);  
  31.         //初始化组件  
  32.         Button showBannerBtn = (Button) findViewById(R.id.show_banner_btn);  
  33.         Button showDialogBtn = (Button) findViewById(R.id.show_dialog_btn);  
  34.         Button showFullScreenBtn = (Button) findViewById(R.id.show_fullscreen_btn);  
  35.         Button showAppWallBtn = (Button) findViewById(R.id.show_appwall_btn);  
  36.         /**使用DexClassLoader方式加载类*/  
  37.         //dex压缩文件的路径(可以是apk,jar,zip格式)  
  38.         String dexPath = Environment.getExternalStorageDirectory().toString() + File.separator + "Dynamic.apk";  
  39.         //dex解压释放后的目录  
  40.         //String dexOutputDir = getApplicationInfo().dataDir;  
  41.         String dexOutputDirs = Environment.getExternalStorageDirectory().toString();  
  42.         //定义DexClassLoader  
  43.         //第一个参数：是dex压缩文件的路径  
  44.         //第二个参数：是dex解压缩后存放的目录  
  45.         //第三个参数：是C/C++依赖的本地库文件目录,可以为null  
  46.         //第四个参数：是上一级的类加载器  
  47.         DexClassLoader cl = new DexClassLoader(dexPath,dexOutputDirs,null,getClassLoader());  
  48.           
  49.         /**使用PathClassLoader方法加载类*/  
  50.         //创建一个意图，用来找到指定的apk：这里的"com.dynamic.impl是指定apk中在AndroidMainfest.xml文件中定义的<action name="com.dynamic.impl"/>    
  51.         Intent intent = new Intent("com.dynamic.impl", null);    
  52.         //获得包管理器    
  53.         PackageManager pm = getPackageManager();    
  54.         List<ResolveInfo> resolveinfoes =  pm.queryIntentActivities(intent, 0);    
  55.         //获得指定的activity的信息    
  56.         ActivityInfo actInfo = resolveinfoes.get(0).activityInfo;    
  57.         //获得apk的目录或者jar的目录    
  58.         String apkPath = actInfo.applicationInfo.sourceDir;    
  59.         //native代码的目录    
  60.         String libPath = actInfo.applicationInfo.nativeLibraryDir;    
  61.         //创建类加载器，把dex加载到虚拟机中    
  62.         //第一个参数：是指定apk安装的路径，这个路径要注意只能是通过actInfo.applicationInfo.sourceDir来获取  
  63.         //第二个参数：是C/C++依赖的本地库文件目录,可以为null  
  64.         //第三个参数：是上一级的类加载器  
  65.         PathClassLoader pcl = new PathClassLoader(apkPath,libPath,this.getClassLoader());  
  66.         //加载类  
  67.         try {  
  68.             //com.dynamic.impl.Dynamic是动态类名  
  69.             //使用DexClassLoader加载类  
  70.             //Class libProviderClazz = cl.loadClass("com.dynamic.impl.Dynamic");  
  71.             //使用PathClassLoader加载类  
  72.             Class libProviderClazz = pcl.loadClass("com.dynamic.impl.Dynamic");  
  73.             lib = (IDynamic)libProviderClazz.newInstance();  
  74.             if(lib != null){  
  75.                 lib.init(AndroidDynamicLoadClassActivity.this);  
  76.             }  
  77.         } catch (Exception exception) {  
  78.             exception.printStackTrace();  
  79.         }  
  80.         /**下面分别调用动态类中的方法*/  
  81.         showBannerBtn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {  
  82.             public void onClick(View view) {  
  83.                if(lib != null){  
  84.                    lib.showBanner();  
  85.                }else{  
  86.                    Toast.makeText(getApplicationContext(), "类加载失败", 1500).show();  
  87.                }  
  88.             }  
  89.         });  
  90.         showDialogBtn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {  
  91.             public void onClick(View view) {  
  92.                if(lib != null){  
  93.                    lib.showDialog();  
  94.                }else{  
  95.                    Toast.makeText(getApplicationContext(), "类加载失败", 1500).show();  
  96.                }  
  97.             }  
  98.         });  
  99.         showFullScreenBtn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {  
  100.             public void onClick(View view) {  
  101.                if(lib != null){  
  102.                    lib.showFullScreen();  
  103.                }else{  
  104.                    Toast.makeText(getApplicationContext(), "类加载失败", 1500).show();  
  105.                }  
  106.             }  
  107.         });  
  108.         showAppWallBtn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {  
  109.             public void onClick(View view) {  
  110.                if(lib != null){  
  111.                    lib.showAppWall();  
  112.                }else{  
  113.                    Toast.makeText(getApplicationContext(), "类加载失败", 1500).show();  
  114.                }  
  115.             }  
  116.         });  
  117.     }  
  118. }  

这里面定义了一个IDynamic接口变量，同时使用了DexClassLoader和PathClassLoader来加载类，这里面先来说一说DexClassLoader方式加载:

 

 

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  1. //定义DexClassLoader  
  2. //第一个参数：是dex压缩文件的路径  
  3. //第二个参数：是dex解压缩后存放的目录  
  4. //第三个参数：是C/C++依赖的本地库文件目录,可以为null  
  5. //第四个参数：是上一级的类加载器  
  6. DexClassLoader cl = new DexClassLoader(dexPath,dexOutputDirs,null,getClassLoader());  

上面已经说了，DexClassLoader是继承ClassLoader类的，这里面的参数说明：

 

第一个参数是:dex压缩文件的路径:这个就是我们将上面编译后的dynamic_temp.jar存放的目录，当然也可以是.zip和.apk格式的

第二个参数是:dex解压后存放的目录:这个就是将.jar,.zip,.apk文件解压出的dex文件存放的目录，这个就和PathClassLoader方法有区别了，同时你也可以看到PathClassLoader方法中没有这个参数，这个也真是这两个类的区别:

PathClassLoader不能主动从zip包中释放出dex，因此只支持直接操作dex格式文件，或者已经安装的apk（因为已经安装的apk在手机的data/dalvik目录中存在缓存的dex文件）。而DexClassLoader可以支持.apk、.jar和.dex文件，并且会在指定的outpath路径释放出dex文件。

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然而我们可以通过DexClassLoader方法指定解压后的dex文件的存放目录，但是我们一般不这么做，因为这样做无疑的暴露了dex文件，所以我们一般不会将.jar/.zip/.apk压缩文件存放到用户可以察觉到的位置，同时解压dex的目录也是不能让用户看到的。

第三个参数和第四个参数用到的不是很多，所以这里就不做太多的解释了。

这里还要注意一点就是PathClassLoader方法的时候，第一个参数是dex存放的路径，这里传递的是:

 

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  1. //获得apk的目录或者jar的目录    
  2. String apkPath = actInfo.applicationInfo.sourceDir;    

指定的apk安装路径,这个值只能这样获取，不然会加载类失败的

 

第三步：

运行目标类:

要做的工作是:

如果用的是DexClassLoader方式加载类:这时候需要将.jar或者.zip或者.apk文件放到指定的目录中，我这里为了方便就放到sd卡的根目录中

如果用的是PathClassLoader方法加载类:这时候需要先将Dynamic.apk安装到手机中，不然找不到这个activity，同时要注意的是:

 

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  1. //创建一个意图，用来找到指定的apk：这里的"com.dynamic.impl是指定apk中在AndroidMainfest.xml文件中定义的<action name="com.dynamic.impl"/>    
  2. Intent intent = new Intent("com.dynamic.impl", null);    

这里的com.dynamic.impl是一个action需要在指定的apk中定义，这个名称是动态apk和目标apk之间约定好的技术分享

 

运行结果

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点击showBanner显示一个Toast，成功的运行了动态类中的代码！

其实更好的办法就是将动态的.jar.zip.apk文件从网络上获取，安全可靠，同时本地的目标项目不需要改动代码就可以执行不同的逻辑了

 

关于代码加密的一些设想
    最初设想将dex文件加密，然后通过JNI将解密代码写在Native层。解密之后直接传上二进制流，再通过defineClass将类加载到内存中。
    现在也可以这样做，但是由于不能直接使用defineClass，而必须传文件路径给dalvik虚拟机内核，因此解密后的文件需要写到磁盘上，增加了被破解的风险。
    Dalvik虚拟机内核仅支持从dex文件加载类的方式是不灵活的，由于没有非常深入的研究内核，我不能确定是Dalvik虚拟机本身不支持还是Android在移植时将其阉割了。不过相信Dalvik或者是Android开源项目都正在向能够支持raw数据定义类方向努力。
    我们可以在文档中看到Google说：Jar or APK file with "classes.dex". (May expand this to include "raw DEX" in the future.)；在Android的Dalvik源码中我们也能看到RawDexFile的身影（不过没有具体实现）
    在RawDexFile出来之前，我们都只能使用这种存在一定风险的加密方式。需要注意释放的dex文件路径及权限管理，另外，在加载完毕类之后，除非出于其他目的否则应该马上删除临时的解密文件

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