阿里的Atlas组件化框架-移动端开发

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阿里的Atlas组件化框架

作者：xiangzhihong8

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2020-11-13

编辑推荐:

本文主要介绍了Atlas是什么？组件化技术细节、Atlas动态化以及Atlas项目实践。
本文来自于csdn，由火龙果软件Alice编辑、推荐。

Atlas简介

Atlas是一个Android客户端容器框架，主要提供了组件化、动态性、解耦化的支持，支持在编码期、Apk运行期以及后续运维修复期的各种问题。Atlas目前支持的主要功能有：

在工程期，实现工程独立开发，调试功能，工程模块的独立；

在运行期间，实现完整的组件生命周期映射，类隔离等机制；

在运维期间，提供快速增量的更新修复功能，快速升级。

Atlas是工程期和运行期共同起作用的框架，它尽量将一些工作放在工程期，这样保证运行期的简单、稳定。下面是Atlas组件化的一个框架原理图。

上图是手机淘宝的apk，第一层目录上与标准的apk是完全一样的。在App会有很多的so文件，每个so文件如果解开来看它的结构类似于完整的apk，但本身不能独立运行，它运行在整个容器里，每一个组件都是独立的Bundle。例如，手淘的模块层次划分如下图。

从模块来划分，手淘APK可以分为两层，上层是经过拆分的业务Bundle，扫码、评价、详情，各个业务之间可以进行功能的调用，可以通过路由调度到其他业务方。下层是共享的底层中间件，向业务方开放各种能力，如网络库、图片库等，会在容器里进行统一地把控，这样做的好处是包做到尽可能小，第二是性能佳。

Atlas的整体分为5层：

第一层称之为Hack层，包括OS Hack toolkit & verifier，这里对系统能力做一些扩展，然后做一些安全校验。

第二层是Bundle Framework，就是的容器基础框架，提供Bundle管理、加载、生命周期、安全等一些最基本的能力。

第三层是运行期管理层，包括清单，会把所有的Bundle和它们的能力列在一个清单上，在调用时方便查找；另外是版本管理，会对所有Bundle的版本进行管理；再就是代理，这里就是和业界一些插件化框架机制类似的地方，会代理系统的运行环境，让Bundle运行在的容器框架上；然后还有调试和监控工具，是为了方便工程期开发调试。

第四层是业务层了，这里向业务方暴露了一些接口，如框架生命周期、配置文件、工具库等等。

组件化技术细节

关于Bundle的生命周期会提供细粒度的节点，比如下面是一个Bundle从加载到运行的周期：

startInstall：开始加载。这个时候框架会做一些拷贝文件、释放lib、加载Bundle的事情；

Installed：加载完毕。这时框架会注入资源路径，创建class loader；

resolved：解析完毕，框架会检查组件配置是否合法，是否能被解析；

active：运行组件，即开始运行组件Bundle；

started：运行成功。

组件化涉及到的第一个问题是Manifest处理，一个是因为来源很多，有宿主Manifest、Aar Manifest以及组件Manifest，另外不同组件的Manifest经常发生变化，要求灵活地去处理。这里的做法是在工程期将所有的Manifest进行Merge操作，这里需要注意的是Bundle的依赖单独Merge，因为这里涉及到依赖仲裁的问题。最后解析各个Bundle的Merge Manifest，得到整包的BundleInfoList，就是上面提到的Bundle信息清单。

第二个是类加载，这里利用Delegate ClassLoader来动态加载组件的类。Delegate ClassLoader先查找宿主Bundle的PathClassLoader，然后根据前面的BundleList找到对应的BundleClassLoader。

第三个是资源，会用自己的DelegeteResources替换掉系统的resource，Bundle的资源会逐个在安装的时候添加到AssertPath，由于添加Bundle的顺序非固定，不分区会导致资源查找错乱。

另外，Dalvik和ART上的资源查找过程顺序是不一样的，加上小米等系统会重写自己的resources，所以会适配不同的机型，往后追加AssetsPath或者往前追加，系统AssetManager是个单例，默认往后追加，如果往前追加，则需要重新创建AssetsManager对象，同样主dex动态部署的时候要达到替换原有resource的目的，必须保证插入顺序与查找顺序一致。

还有需要注意的是，每次更新resourceTable的时候，必须保证apkresource，runtime的系统resource，例如webview，bundle resource都已经添加成功，而且唯一，顺序正确。

不同Bundle的资源可能发生命名冲突，是用了一种相对来说简单的方法，将各自的Bundle分配成不同的ID，保证所有的业务资源不会产生冲突，尽量将问题放到工程期解决。在很多代码里，通过反射来调用整个资源，在5.0以上的系统是没有问题的，它只找第一个，对业务代码而言，原来是怎么写的，今天还是怎么去写。

关于组件化性能这一部分，引入了按需加载，因为手淘APK有70多个Bundle，每个用户真正用的时候只需要5或10个，所以不需要加载所有的Bundle。Bundle之间进行隔离，通过Android四大原生组件进行交互，这样Bundle之间可以比较好的解耦。所有调用的入口都是基于BundleInfolist去做的，根据这个清单信息，得到组件所在Bundle，如果需要加载，就进行install、dexopt等操作。

另外，对于解决组件依赖问题，定义了两种新的组件格式Awb（业务Bundle）和solib（so库），前者与AAR一致，不过不添加本地lib，在构建的时候做依赖仲裁区分，后者是Native so库的依赖。Awb其实就是AAR，只是后缀修改了，如果你的包放在宿主Bundle就用AAR，如果是组件Bundle就用Awb。

对于业务Bundle的依赖，在构建期会将宿主Bundle和业务Bundle及其依赖分别打包，然后按照最短路径、第一声明原则进行树状仲裁，得到每个Bundle需要的依赖，在打包的时候会将依赖库放到各自的Bundle里去。

最后是APK构建，对它做了比较大的调整。上面的图中，其实左边这一部分是一个标准的APK的构建过程，包括处理，编译，到签名的过程。这个不同的地方是多了Awb需要特殊处理，其中Awb的资源根据宿主的resource.ap_和包内资源构建，R文件由Bundle R资源和宿主R资源合并而来，然后对Aapt进行了修改，对每个awb分配不同的packageId，然后进行统一混淆，生产各个AWB的Dex，打包为APK，签名之后复制到libs，改名为so文件，然后合并到taobao APK. 这就是组件化的整个过程。

Atlas动态化

在一个容器框架内，组件化和动态化是相辅相成的，组件只是解决了解耦的问题，但如果想要随时发包，就必须让容器框架具备动态化能力。在完成了Atlas的组件化之后，做了动态化的支持。动态化的好处一个是包的大小缩减，可以将一些包在运行后下载到应用中，另一个是具备动态发版和修复能力。

Atlas提供了动态部署的能力，主要目标是动态业务发布，以及问题修复。它基于手淘自研差量算法，主Bundle基于ClassLoader机制，业务Bundle基于差量merge，支持全业务类型。

另外，Atlas也支持Andfix作为插件使用，目标是快速故障修复，它的原理基于Native hook，主要做方法的修改，在实际中可以两个一起用。在工程构建期适配之后，可以做到一套代码两套方案通用。该方案的原理图如下：

自研动态部署功能实现原理，首先，对于Dex Patch的生成，通过修改Dex的字节码实现，将Dex文件转为Smali，对其中的ClassDef和ClassDataMethod结构体进行分析，可以实现删除、新增、修改类，然后通过Diff处理得到差量文件，再通过Merge处理即生成补丁。

其次是整个资源Patch的生成，分为两块，一个是业务Bundle，本来是一个不断加载的过程，它实现起来会比较简单，通过Md5 diff/BSDiff即可得到。对于主Bundle，因为安卓本身有一个限制，所有的资源必须得在base包里，新增一个资源是不生效的。所以一个做法是在打包的时候预留很多空资源。另外更新已有的资源则通过资源覆盖来完成。

最后，如果新加业务的话，会新加Activity，的做法首先在Manifest预埋一个StubActivity，然后在Instrumentation.execStartActivity()阶段进行替换，同时配合Intent setFlag模拟Activity launch mode并继续startActivity，接着System_server进程进行处理，更新ActivityStack，创建binder，并通知ActivityThread进行实例创建，最后在ActivityThread的handler里面进行拦截，更新ActivityInfo等信息，创建目标Activity。

另外在工程实践上，因为补丁的生成会涉及到Dex和资源的基线，会在部署的时候，每次发布APK包同步发布AP（基线包）到Maven，AP基线包里是所有影响基线的文件，第一是安卓APK，第二是Mapping.txt，最后是Dependency.txt，这样的话整个构建的速度会非常的快。

所以这种方式，版本的升级是不同的方式。比如今天手淘的详情要更新，会发布版本，这个版本可能不是到应用市场的版本，而是一个Patch包。业务版本的动态部署，是同步的，5.3.0到5.3.1到5.3.2，这样一个好处是只要容器版本没有升级，只要有需求，patch就可以一直升级，而且是无感知的差量升级。

说明，本部分来源于手淘组件化的分享。官方链接地址

Atlas项目实践

前面我们介绍了Atlas的一些原理性的东西，总的来说，Atlas就是利用远程Bundle的下发方式，为了减少apk的安装体积，Atlas项目使用bundle的加载方式。当用户安装没有Bundle的apk文件时，就从网上下载这个bundle的so，然后加载打开，下载逻辑使用app原生代码编写，加载用按需加载的策略。

Atlas接入

首先新建一个项目，然后新建几个module，如下图。

修改配置

1，把gradle改为3.3

2，然后我们需要为Atlas添加一些配置，引用Atlas插件及依赖仓库，修改工程gradle文件。

buildscript {
repositories { jcenter()}
dependencies {
//不需要再依赖classpath "com.android.tools.build:gradle"
classpath " com.taobao.android: atlasplugin: 2.3.3.beta2"
}
}

3，修改app的build.gradle脚本，需要注意包名的对应关系。

// 需要放最上面初始化
group = "mmc.atlastest"
version = getEnvValue("versionName", "1.0.0");
def apVersion = getEnvValue("apVersion", "");

apply plugin: 'com.android.application'
apply plugin: 'com.taobao.atlas'

android {
compileSdkVersion 25
buildToolsVersion "25.0.2"
defaultConfig {
applicationId "mmc.atlastest"
minSdkVersion 15
targetSdkVersion 25
versionCode 1
versionName version
testInstrumentationRunner " android.support.test.runne r.AndroidJUnitRunner"
}
buildTypes {
release {
minifyEnabled false
proguardFiles getDefaultProguardFile ('proguard-android.txt'), 'proguard-rules.pro'
}
}
}

dependencies {
compile fileTree(include: ['*.jar'], dir: 'libs')
androidTestCompile('com.android.support.test.espresso: espresso-core:2.2.2', {
exclude group: 'com.android.support', module: 'support-annotations'
})
compile 'com.android.support: appcompat-v7:25.3.1'
testCompile 'junit:junit:4.12'

//atlas的依赖
compile('com.taobao.android:atlas_core:5.0.7@aar') {
transitive = true
}
compile 'com.taobao.android:atlasupdate:1.1.4.7@aar'
compile 'com.alibaba:fastjson:1.1.45.android@jar'

//项目依赖
compile project(':librarybundle')
compile project(':localbundle')
compile project(':remotebundle')
}

//加入以下配置
atlas {
atlasEnabled true
tBuildConfig {
// autoStartBundles = ['com.android.homebundle'] //自启动bundle配置
outOfApkBundles = ['remotebundle'] //远程module，列表来的，可填多个
preLaunch = 'mmc.atlastest.AtlasLaunch' //AppApplication启动之前调用，这个类下面放出代码
}
patchConfigs {
debug {
createTPatch true
}
}
buildTypes {
debug {
if (apVersion) {
// 打差异补丁 gradlew assembleDebug -DapVersion=1.1.0 -DversionName=1.1.1
// 对应着本地maven仓库地址 .m2/repository/mmc/atlastest/AP-debug/1.1.4/AP-debug-1.1.4.ap
baseApDependency "mmc.atlastest: AP-debug:${apVersion}@ap"
patchConfig patchConfigs.debug
}
}
}
}

String getEnvValue(key, defValue) {
def val = System.getProperty(key);
if (null != val) {
return val;
}
val = System.getenv(key);
if (null != val) {
return val;
}
return defValue;
}

apply plugin: 'maven'
apply plugin: 'maven-publish'

publishing {
// 指定仓库位置
repositories {
mavenLocal()
}
publications {
// 默认本地仓库地址用户目录/.m2/repository/
maven(MavenPublication) {
//读取ap目录上传maven
artifact "${project.buildDir} /outputs/apk/ ${project.name}-debug.ap"
//生成本地maven目录
groupId group
artifactId "AP-debug"
}
}
}

4，修改远程bundle和本地bundle的build.gradle脚本

apply plugin: 'com.android.library'
apply plugin: 'com.taobao.atlas'

atlas {
bundleConfig{
awbBundle true
}
buildTypes {
debug {
baseApFile project.rootProject.file ('app/build/outputs/apk/app-debug.ap')
}
}
}
//只添加上面的配置就行了，下面的是默认生成的

android {
compileSdkVersion 25
buildToolsVersion "25.0.2"

defaultConfig {
minSdkVersion 15
targetSdkVersion 25
versionCode 1
versionName "1.0"

testInstrumentationRunner "android.support.test.runner .AndroidJUnitRunner"

}
buildTypes {
release {
minifyEnabled false
proguardFiles getDefaultProguardFile ('proguard-android.txt'), 'proguard-rules.pro'
}
}
}

//依赖lib中间bundle
compile project(':librarybundle')
}

5，在宿主app的application中添加如下代码。

public class DemoApplication extends Application {

@Override
public void onCreate() {
super.onCreate();

Atlas.getInstance( ).setClassNotFoundInterceptorCallback (new ClassNotFoundInterceptorCallback() {
@Override
public Intent returnIntent(Intent intent) {
final String className = intent.getComponent().getClassName();
final String bundleName = AtlasBundleInfoManager.instance( ).getBundleForComponet(className);

if (!TextUtils.isEmpty(bundleName) && !AtlasBundleInfoManager.instance( ).isInternalBundle(bundleName)) {

//远程bundle
Activity activity = ActivityTaskMgr.getInstance( ).peekTopActivity();
File remoteBundleFile = new File(activity.getExternalCacheDir(), "lib" + bundleName.replace(".","_") + ".so");

String path = "";
if (remoteBundleFile.exists()){
path = remoteBundleFile.getAbsolutePath();
}else {
Toast.makeText(activity, " 远程bundle不存在，请确定 : " + remoteBundleFile.getAbsolutePath() , Toast.LENGTH_LONG).show();
return intent;
}

PackageInfo info = activity.getPackageManager( ).getPackageArchiveInfo(path, 0);
try {
Atlas.getInstance().installBundle (info.packageName, new File(path));
} catch (BundleException e) {
Toast.makeText(activity, " 远程bundle 安装失败，" + e.getMessage() , Toast.LENGTH_LONG).show();
e.printStackTrace();
}

activity.startActivities (new Intent[]{intent});

}

return intent;
}
});

}
}

6、在app新建一个类AtlasLaunch，继承AtlasPreLauncher。

public class AtlasLaunch implements AtlasPreLauncher {
@Override
public void initBeforeAtlas(Context context) {

}
}

项目结构

然后写app的基本功能，示例如下图。

下面是宿主中具体的跳转逻辑实现。

public class MainActivity extends BaseActivity {

@Override
protected void onCreate (Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate (savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);

}

//打开远程bundle
public void remote (View view){
Intent intent = new Intent();
intent.setClassName(view.getContext(), "mmc.remotebundle.RemoteActivity");
startActivity(intent);
}

//打开本地bundle
public void local(View view){
Intent intent = new Intent();
intent.setClassName(view.getContext(), "mmc.localbundle.LocalActivity");
startActivity(intent);
}

//更新补丁
public void update(View view){
new AsyncTask<Void, Void, Void>() {
@Override
protected Void doInBackground(Void... voids) {
update();
return null;
}

@Override
protected void onPostExecute(Void aVoid) {
Toast.makeText(MainActivity.this, "更新完成，请重启", Toast.LENGTH_LONG).show();
}
}.execute();
}

private void update(){
File updateInfo = new File (getExternalCacheDir(), "update.json");
if (!updateInfo.exists()) {
showToast("更新信息不存在，请先执行 buildTpatch.sh");
return;
}

String jsonStr = new String (FileUtils.readFile(updateInfo));
UpdateInfo info = JSON.parseObject (jsonStr, UpdateInfo.class);

File patchFile = new File (getExternalCacheDir(), "patch-" + info.updateVersion + "@" + info.baseVersion + ".tpatch");
try {
AtlasUpdater.update(info, patchFile);
} catch (Throwable e) {
e.printStackTrace();
showToast("更新失败, " + e.getMessage());
}
}

}

安装运行项目，就可以看到如下图所示的效果。