Android组件化架构实践

Android技术干货分享

发布于 2019-04-19 11:44:19

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发布于 2019-04-19 11:44:19

引言

从工程领域来看，模块化、组件化、插件化三种技术都是指将复杂代码进行拆分，达到解偶分层、便于管理的目的。普遍意义上，将代码按照业务模块划分就是模块化，如果再进一步从模块化代码中抽出通用于所有App的组件，作为一个独立的module或者maven依赖（比如一些比较有名的第三方SDK），这个组件生成的过程就叫组件化。插件化则是指将App按一定规则拆分成几个若干个APK，除了主APK，其他APK均可以通过网络下发然后通过主APK加载。通过加载、修改、卸载非主APK，一定程度上给予了APP热修复的功能。然而随着Android 9.0上私有API的限制，插件化受到了极大的限制，主流方案慢慢向稳定、务实的的组件化方案演进。

组件化架构

比较传统的一些架构是利用MVC、MVP、MVVM对项目进行分包，然而随着项目代码量越来越多，修改的时候会牵一发而动全身，而且不利于并行开发和回归测试。通过将一些通用的代码进行拆分，然后使用maven依赖进来，可以减少本地的代码量并解偶了一部分维护工作。随着业务的日渐复杂，aar级别的组件化还不够，每次修改部分业务都会需要对其他相关业务进行进行回归测试，一些当前版本不会用到的代码仍然会打包进APk，这样不利于后续的维护。所以业界相继提出了“组件化架构”的思想，也就是在整个Project层面对代码按照模业务块、功能模块、基础模块进行划分，然后在具体的Module中用MVC、MVP、MVVM等思想构建具体的代码。如下图所示：

其中基础组件层主要包括：网络库、日志库、路由库等。但在实际的开发过程中，往往需要对这些基础库封装一层，比如对网络库用观察者模式封装一层来实现UI移步加载、路由需要自定义拦截器等，这一层就是我们的service层，也就是功能组件层。Service层的主要目的是向外提供服务，而业务组件则是具体的业务逻辑。具体的分包示意图如下：

为了避免循环依赖和业务逻辑之间的交叉，同一层的组件是不能直接相互引用的。 这是因为： 1）除了主Module，其他任何一个业务组件都可能是处于加载或者不加载的状态，比如有2个模块A和B，如果相互依赖，且假设没有加载B，而线上模块A使用了B中功能，那么A可能会crash； 2）任何一个业务组件都是独立的，也就是说可能是由不同的部门并行开发的，不应该互相依赖。鉴于这两个规则，同一层之间是不能直接通信（如果只考虑第1点，不考虑独立依赖，可以使用反射，但是不够美观且会影响性能）。 这个通信包括两方面： 1）界面之间的相互跳转； 2）服务之间及业务之间的相互调用。同时组件如何注册、加载、卸载，这些都是组件化架构需要解决的。

实践方案

结合上述的理论基础，在实践过程中需要解决的技术难点主要有：模块间的通信、路由表的自动维护、组件的生命周期管理、主包管理及进程间通信等。

1. 通信

说到通信，我们能想到的方案有两种，路由和事件总线。路由可以解决界面的跳转和一些dialog、toast的显隐，但是不能解决服务之间的相互调用和回调。业界提出了类似于Android中四大组件之一ServiceManager的处理方法--“接口下沉”，也就是在基础组件层新建一个ServiceManager，并提供通用服务接口IService，在需要暴露服务的地方实现该接口并手动/自动注册到ServiceManager中，这样任何需要该服务的地方都可以通过：ServiceManager.get(Class<t style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box; word-wrap: break-word !important;">clz)静态工厂方法取得，类似于ServiceManager中的addService(String name, IBinder service)和IBinder getService(String name)方法，当然ServiceManager类完全可以由注解来生成。第二种方案就是使用事件总线，比如EventBus或者RxBus，因为事件总线本身是通过观察者模式实现的同时可以支持跳转，所以也可以用来替代路由+“接口下沉”的方案。</t>

2. 自动注册

在实践过程中，现有的方案都需要维护3个HashMap，分别是路由表、服务表以及组件表，当服务多到一定的程度，手动维护3个哈希表是一场灾难。以小赢理财现有的Scheme路由库为例，初代版本中是在内存中维护一个静态的HashMap路由表，key表示路径，value代表calss。虽然这样方便省事但是可维护性较差，一旦跳转规则变化或者忘记及时更新则会失效。秉承着“能让机器完成绝不自己动手”的原则，在迭代中改成了通过反射去扫描AndroidManifest，自动生成维护HashMap，这样可以做到map的自动注册。但是由于扫描是在Application的onCreare()方法中完成，用AOP测试发现扫描过程比较耗时，这种自动化的方式是以牺牲启动时间为代价的。联想到注解，可以通过编译时注解插入代码动态生成HashMap，但尝试过后发现部分场景下行不通，因为编译时注解的特性只在源码编译时生效，无法扫描到aar包里的注解，这种情况不适合远程预埋aar，动态下发的场景。运行时注解也会不可避免的会造成性能的缺失。幸运的是，Android官方提供了Transform API，可以用来在.class转换为.dex前操作class文件。这样配合ASM（如果觉得javap命令生成字节码太麻烦，可以使用IntelliJ IDEA插件‘Bytecode outline’，可方便快捷根据java类生成字节码）或javassist就可以动态的修改字节码，从而动态生成HashMap而不需要损耗性能。这种方式配合后台下发的方式，就能保住灵活性。

大致步骤如下：

新建buildSrc工程，或者独立工程；
接入Transform依赖：implementation 'com.android.tools.build:gradle:3.2.1'，值得注意的是这个包里面包含了ASM库；
新建一个class实现Transform类，将扫描范围设置为：TransformManager.SCOPEFULLPROJECT，并在tranform（TransformInvocation transformInvocation）中遍历目录输入和jar输入，并使用ClassVisitor操作字节码；
最后在自定义Plugin中注册这个自定义Transform。

具体的操作细节可以参考官方文档。

3. 组件生命周期管理

一个进程对应着一个虚拟机，虚拟机需要管理APk的生命周期。同理，如果把APP看作一个虚拟机，把各个业务组件看成是小型的APP，那么APP是需要妥善管理各个业务组件的生命周期的。也就是说我们需要同步资源初始化、使用、销毁的时机。可以模拟虚拟机的工作流程：加载-验证-准备-解析-初始化-使用-卸载，同时使用ApplicationDelegate代理，hook住Application的各个生命周期，这样就可以实现组件的同步加载，需要主动销毁时，则可以将module手动卸载。

4. 依赖和主包管理

随着拆分出来的Module和aar越来越多，每次都需要重复配置依赖和项目基本参数。由于每层（主Module层、业务组件层、功能组件层、基础组件层）之间的依赖都大同小异的，因此抽出一层gradle_component，专门用来配置通用gradle，这样就可以统一依赖，比如：

然后把这些gradle分别apply到对应的层级，当然为了方便管理减少.gradle文件，可以将具体的依赖通过自定Plugin的形式注入。由于module和aar比较多，当真正进行build的时候，需要检查settings.gradle并对每个Module进行初始化配置，再运行具体的task进行打包。这个操作随着Module个数的增多，执行的耗时会直线上升。实际情况是，假设只修改了某个module，并只想运行这一部分增量代码，这个时候可以通过切换主APP完成。由于Android项目是通过plugin来识别的：

apply plugin:'com.android.application'  // 主module
apply plugin:  'com.android.library'  // module

这样我们可以在本地自定义一个'isMainAPP'参数来控制主Module和Module的切换。

if(isMainAPP)  {  // 切换
apply plugin:'com.android.application'  // 主module
}  else  {
apply plugin:  'com.android.library'  // module
}

5. 多进程通信

进程是最小的资源分配管理单位，当业务组件多大一定的程度时，会需要考虑使用多进程通信。如果只是简单的跳转不涉及到数据的获取，那么路由组件是可以胜任的，因为Android内置的Intent机制本来就是跨进程的。如果需要同步数据，则需要考虑进程通信中出现的脏数据，比如同时操作sharepreferences是比较棘手的，因为sharepreferences在文件和内存中各有一份数据，且有时候不相同。Android系统提供了基于mmap的Binder通信机制，落实到工程代码就是实现AIDL，生成远程Binder类和当前进程的Proxy类，并定义相关的Service和BinderPool。但是这样稍微有点重，可以考虑使用现有的ContentProvider + SQLite（ContentProvider本身也是AIDL通信机制，只是系统对其进行了一层封装），在路由库中增加对多进程通信拦截链的支持。

已有的解决方案

当前的一些大公司都先后开源了自己的组件化架构框架，比较知名的有美团的modular-event，阿里的ARouter以及得到（逻辑思维主打APP）的DDComponentForAndroid。其设计思想大同小异，基本也是机遇以上的设计要点，辅助一些同步和异步功能。美团舍弃了之前开发的“WMRouter”路由，转而使用了modular-event，阿里和得到则是使用路由+接口下沉的方式去构建整个架构。“组件化架构”能够清晰的划分项目结构，严格的将代码根据“业务组件”、“模块组件”、“基础组件”进行划分，各个项目组成员可以并行开发module而互不干扰，而且其可扩展性也比较强，对业务不断扩大的项目是一个不错的选择。