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替換so文件來(lái)動(dòng)態(tài)替換Flutter代碼實(shí)現(xiàn)詳解

 更新時(shí)間:2023年01月18日 09:25:04   作者:開(kāi)中斷  
這篇文章主要為大家介紹了替換so文件來(lái)動(dòng)態(tài)替換Flutter代碼實(shí)現(xiàn)詳解,有需要的朋友可以借鑒參考下,希望能夠有所幫助,祝大家多多進(jìn)步,早日升職加薪

一、Flutter代碼的啟動(dòng)起點(diǎn)

我們?cè)诙鄶?shù)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景下,使用的都是FlutterActivityFlutterFragment。在在背后,我們知道有著FlutterEnigine、DartExecutor等等多個(gè)部件在支持它們的工作。我們所要探究的,就是,它們是如何啟動(dòng)的,Dart代碼是從何而來(lái)的,以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)替換libapp.so。

以官方的計(jì)數(shù)器Demo為例,默認(rèn)的Activity宿主,是實(shí)現(xiàn)了FlutterActivity的子類,對(duì)于一個(gè)Activity,我們最應(yīng)該關(guān)心的就是它的onCreate方法:

  • FlutterActivity# onCreate
protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
  switchLaunchThemeForNormalTheme();
  super.onCreate(savedInstanceState);
  delegate = new FlutterActivityAndFragmentDelegate(this);
  delegate.onAttach(this);
  delegate.onRestoreInstanceState(savedInstanceState);
  lifecycle.handleLifecycleEvent(Lifecycle.Event.ON_CREATE);
  configureWindowForTransparency();
  setContentView(createFlutterView());
  configureStatusBarForFullscreenFlutterExperience();
}

其實(shí)過(guò)程很簡(jiǎn)單,F(xiàn)lutterActivity在這里做了一些主題的設(shè)置,因?yàn)楫吘笷lutterActivity也是一個(gè)常規(guī)的Activity,它就必須按照Android的Activity的一些規(guī)范來(lái)進(jìn)行設(shè)置。

第三行代碼開(kāi)始,就創(chuàng)建了一個(gè)我們所說(shuō)的**FlutterActivityAndFragmentDelegate**對(duì)象,F(xiàn)lutterActivity將絕大多數(shù)的Flutter初始化相關(guān)邏輯委托給了它,而自身則專注于設(shè)置主題、窗口、StatusBar等等。

我們對(duì)delegate.onAttach(this);這一行代碼的跟蹤,最終能走到如下的一個(gè)創(chuàng)建流程:

FlutterActivity->
    FlutterActivityAndFragmentDelegate->
        onAttach()->
            setupFlutterEngine->
                1.嘗試去Cache中獲取Engine
                2.嘗試從Host中獲取Engine
                3.都沒(méi)有的話創(chuàng)建一個(gè)新的Engine->
                    Engine #Constructor->
                    1. 會(huì)對(duì)Assets、DartExecutor、各種Channel、FlutterJNI做處理
                    2. 還會(huì)對(duì)FlutterLoader做處理->
                        startInitialization方法做初始化
                            -> 1. 必須在主線程初始化Flutter
                            -> 2. 先檢查settings變量;
                            -> 3. 獲取全局的ApplicationContext防止內(nèi)存泄漏
                            -> 4. VsyncWaiter對(duì)象的初始化
                            -> 5. 最后會(huì)生成一個(gè)initTask交給線程池去執(zhí)行

1.1 initTask對(duì)象

initTask是一個(gè)Callable對(duì)象,和Runnable類似的,我們可以將它理解成一個(gè)任務(wù),也就是一段代碼,他最終會(huì)被交給線程池去執(zhí)行:

initResultFuture = Executors.newSingleThreadExecutor().submit(initTask);

initTask的代碼如下

 // Use a background thread for initialization tasks that require disk access.
Callable<InitResult> initTask =
    new Callable<InitResult>() {
      @Override
      public InitResult call() {
         ResourceExtractor resourceExtractor = initResources(appContext); 
         flutterJNI.loadLibrary(); 
           // Prefetch the default font manager as soon as possible on a background thread.  
          // It helps to reduce time cost of engine setup that blocks the platform thread.  
         Executors.newSingleThreadExecutor() 
             .execute(
                 new Runnable () { 
                     @Override
                     public void run () { 
                         flutterJNI.prefetchDefaultFontManager(); 
                     } 
                 }
         ); 
         if (resourceExtractor != null) { 
             resourceExtractor.waitForCompletion(); 
         } 
         return new InitResult( 
             PathUtils.getFilesDir(appContext), 
             PathUtils.getCacheDirectory(appContext), 
             PathUtils.getDataDirectory(appContext)
         ); 
      }
    };

我們可以抓一下其中的關(guān)鍵字:

  • ResourceExtractor
  • FlutterJNI.loadLibrary
  • FlutterJNI.prefetchDefaultFontManager
  • PathUtils

不難發(fā)現(xiàn),主要是在做一些資源的預(yù)取。

ResourceExtractor主要是針對(duì)在DEBUG或者是JIT模式下,針對(duì)安裝包內(nèi)資源的提取邏輯。

在DEBUG或者JIT模式下,需要提取Assets目錄下的資源文件到存儲(chǔ)中,Assets本質(zhì)上還是Zip壓縮包的一部分,沒(méi)有自己的物理路徑,所以需要提取,并返回真真實(shí)的物理路徑。在DEBUG和JIT模式下,F(xiàn)lutterSDK和業(yè)務(wù)代碼將被構(gòu)建成Kernel格式的二進(jìn)制文件,Engine將通過(guò)文件內(nèi)存映射的方式進(jìn)行加載。

詳見(jiàn):「三、libflutter.so和libapp.so」

1.2 ResourceExtractor

libflutter.so和libapp.so

在DEBUG | JIT模式下,我們是沒(méi)有l(wèi)ibapp.so的,而在release模式下,是有l(wèi)ibapp.so文件的,我們分別解包兩個(gè)不同的Apk文件,可以很清楚地看到這一點(diǎn):

我們知道,libflutter.so是存放flutter的一些基礎(chǔ)類庫(kù)的so文件,而libapp.so則是存放我們業(yè)務(wù)代碼的so文件,那如果在DEBUG|JIT模式下,沒(méi)有l(wèi)ibapp.so,那么我們的業(yè)務(wù)代碼存儲(chǔ)在哪里呢?

此時(shí),我們就要看看ResourceExtractor的initResources方法,究竟干了些什么:

 /** Extract assets out of the APK that need to be cached as uncompressed files on disk. */
private ResourceExtractor initResources(@NonNull Context applicationContext) {
  ResourceExtractor resourceExtractor = null;
  if (BuildConfig.DEBUG || BuildConfig.JIT_RELEASE) {
    final String dataDirPath = PathUtils.getDataDirectory(applicationContext);
    final String packageName = applicationContext.getPackageName();
    final PackageManager packageManager = applicationContext.getPackageManager();
    final AssetManager assetManager = applicationContext.getResources().getAssets();
    resourceExtractor =
        new ResourceExtractor(dataDirPath, packageName, packageManager, assetManager);
    // In debug/JIT mode these assets will be written to disk and then
    // mapped into memory so they can be provided to the Dart VM.
     resourceExtractor
        .addResource(fullAssetPathFrom(flutterApplicationInfo.vmSnapshotData))
        .addResource(fullAssetPathFrom(flutterApplicationInfo.isolateSnapshotData))
        .addResource(fullAssetPathFrom(DEFAULT_KERNEL_BLOB));
    resourceExtractor.start();
  }
  return resourceExtractor;
}

其中的addResource方法,分別提供了VM的快照數(shù)據(jù)、iSolate的快照數(shù)據(jù)DEFAULT_KERNEL_BLOB的數(shù)據(jù)。因?yàn)镕lutter本身支持熱重載的特性,保存狀態(tài)和快照(Snapshot)之間必然是不可分割的。

而DEFAULT_KERNEL_BLOB是一個(gè)字符串常量: "kernel_blob.bin",結(jié)合前面的內(nèi)容:

FlutterSDK和業(yè)務(wù)代碼將被構(gòu)建成Kernel格式的二進(jìn)制文件

我們有理由猜測(cè), "kernel_blob.bin" ,就是我們的業(yè)務(wù)代碼,F(xiàn)lutter是支持邏輯代碼熱重載的,所以這個(gè)字面量加載的資源同樣可能會(huì)被重新加載。

這也是為什么,如果我們?cè)赟tate中,新增了某個(gè)變量作為Widget的某個(gè)狀態(tài),在initState中調(diào)用了,然后使用熱重載之后,會(huì)導(dǎo)致State中找不到這個(gè)變量,因?yàn)閕nitState在初次啟動(dòng)時(shí)就被調(diào)用過(guò)了,后續(xù)的熱重載只會(huì)將之前的Snapshot恢復(fù)回來(lái),而不會(huì)走initState的邏輯。

我們可以在app-debug.apk的assets中,找到"kernel_blob.bin"文件,同樣也可以找到isolate_snapshot_data、vm_snapshot_data文件,所以ResourceExtractor加載的,基本上都是這個(gè)文件夾中的文件。

但是,在非DEBUG|JIT模式下,就不需要通過(guò)ResourceExtractor來(lái)進(jìn)行加載了。

回到initTask方法,只在resourceExtractor != null時(shí),會(huì)去等待它的完成。

ResourceExtractor resourceExtractor = initResources(appContext);
flutterJNI.loadLibrary();
// Prefetch the default font manager as soon as possible on a background thread.
// It helps to reduce time cost of engine setup that blocks the platform thread.
Executors.newSingleThreadExecutor()
    .execute(
        new Runnable() {
          @Override
          public void run() {
            flutterJNI.prefetchDefaultFontManager();
          }
        });
if (resourceExtractor != null) {
  resourceExtractor.waitForCompletion();
}

1.3 FlutterJNI#loadLibrary

public void loadLibrary() {
  if (FlutterJNI.loadLibraryCalled) {
    Log.w(TAG, "FlutterJNI.loadLibrary called more than once" );
  }
  System.loadLibrary( "flutter" );
  FlutterJNI.loadLibraryCalled = true;
}

代碼比較簡(jiǎn)單,無(wú)非就是調(diào)用System.loadLibrary去加載Library文件。需要注意的是,表面上找到是flutter,但是在Native(C++)層中,會(huì)為它拼接上前綴和后綴:lib和.so,所以,實(shí)際上load行為查找的是位于apk包下的lib目錄下的對(duì)應(yīng)架構(gòu)文件夾下的libflutter.so。

initTask任務(wù)提交給線程池之后,就相當(dāng)于startInitialization走完了。

你會(huì)發(fā)現(xiàn)有個(gè)問(wèn)題,在Debug模式下,我們加載業(yè)務(wù)代碼是從二進(jìn)制文件:"kernel_blob.bin"中加載的,而Release模式下,實(shí)在libapp.so中加載的,上面已經(jīng)出現(xiàn)了加載"kernel_blob.bin"和libflutter.so ,那么在release模式下,另一個(gè)Library文件:libapp.so是什么時(shí)候加載的呢?

所以,就要進(jìn)入我們的第二個(gè)關(guān)鍵方法:ensureInitializationComplete

二、ensureInitializationComplete

實(shí)際上,ensureInitializationComplete和startInitialization在FlutterEngine的初始化代碼中

flutterLoader.startInitialization(context.getApplicationContext());
flutterLoader.ensureInitializationComplete(context, dartVmArgs);

代碼一百多行,但是大多都是一些配置性的代碼:

public void ensureInitializationComplete(
    @NonNull Context applicationContext, @Nullable String[] args) {
  if (initialized) {
    return;
  }
  if (Looper.myLooper() != Looper.getMainLooper()) {
    throw new IllegalStateException(
        "ensureInitializationComplete must be called on the main thread" );
  }
  if (settings == null) {
    throw new IllegalStateException(
        "ensureInitializationComplete must be called after startInitialization" );
  }
  try {
    InitResult result = initResultFuture.get();
    List<String> shellArgs = new ArrayList<>();
    shellArgs.add( "--icu-symbol-prefix=_binary_icudtl_dat" );
    shellArgs.add(
        "--icu-native-lib-path="
+ flutterApplicationInfo.nativeLibraryDir
            + File.separator
            + DEFAULT_LIBRARY);
    if (args != null) {
      Collections.addAll(shellArgs, args);
    }
    String kernelPath = null;
    if (BuildConfig.DEBUG || BuildConfig.JIT_RELEASE) {
      String snapshotAssetPath =
          result.dataDirPath + File.separator + flutterApplicationInfo.flutterAssetsDir;
      kernelPath = snapshotAssetPath + File.separator + DEFAULT_KERNEL_BLOB;
      shellArgs.add( "--" + SNAPSHOT_ASSET_PATH_KEY + "=" + snapshotAssetPath);
      shellArgs.add( "--" + VM_SNAPSHOT_DATA_KEY + "=" + flutterApplicationInfo.vmSnapshotData);
      shellArgs.add(
          "--" + ISOLATE_SNAPSHOT_DATA_KEY + "=" + flutterApplicationInfo.isolateSnapshotData);
    } else {
      shellArgs.add(
          "--" + AOT_SHARED_LIBRARY_NAME + "=" + flutterApplicationInfo.aotSharedLibraryName);
      // Most devices can load the AOT shared library based on the library name
// with no directory path.  Provide a fully qualified path to the library
// as a workaround for devices where that fails.
shellArgs.add(
          "--"
+ AOT_SHARED_LIBRARY_NAME
              + "="
+ flutterApplicationInfo.nativeLibraryDir
              + File.separator
              + flutterApplicationInfo.aotSharedLibraryName);
    }
    shellArgs.add( "--cache-dir-path=" + result.engineCachesPath);
    if (!flutterApplicationInfo.clearTextPermitted) {
      shellArgs.add( "--disallow-insecure-connections" );
    }
    if (flutterApplicationInfo.domainNetworkPolicy != null) {
      shellArgs.add( "--domain-network-policy=" + flutterApplicationInfo.domainNetworkPolicy);
    }
    if (settings.getLogTag() != null) {
      shellArgs.add( "--log-tag=" + settings.getLogTag());
    }
    ApplicationInfo applicationInfo =
        applicationContext
            .getPackageManager()
            .getApplicationInfo(
                applicationContext.getPackageName(), PackageManager.GET_META_DATA);
    Bundle metaData = applicationInfo.metaData;
    int oldGenHeapSizeMegaBytes =
        metaData != null ? metaData.getInt(OLD_GEN_HEAP_SIZE_META_DATA_KEY) : 0;
    if (oldGenHeapSizeMegaBytes == 0) {
      // default to half of total memory.
ActivityManager activityManager =
          (ActivityManager) applicationContext.getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
      ActivityManager.MemoryInfo memInfo = new ActivityManager.MemoryInfo();
      activityManager.getMemoryInfo(memInfo);
      oldGenHeapSizeMegaBytes = (int) (memInfo.totalMem / 1e6 / 2);
    }
    shellArgs.add( "--old-gen-heap-size=" + oldGenHeapSizeMegaBytes);
    if (metaData != null && metaData.getBoolean(ENABLE_SKPARAGRAPH_META_DATA_KEY)) {
      shellArgs.add( "--enable-skparagraph" );
    }
    long initTimeMillis = SystemClock.uptimeMillis() - initStartTimestampMillis;
    flutterJNI.init(
        applicationContext,
        shellArgs.toArray(new String[0]),
        kernelPath,
        result.appStoragePath,
        result.engineCachesPath,
        initTimeMillis);
    initialized = true;
  } catch (Exception e) {
    Log.e(TAG, "Flutter initialization failed." , e);
    throw new RuntimeException(e);
  }
}

顯然,ensureInitializationComplete也必須在主線程中進(jìn)行調(diào)用,并且必須在startInitialization之后進(jìn)行調(diào)用。此外,我們要注意另外一個(gè)東西:shellArgs。

2.1 ShellArgs

Shell是什么大家并不陌生,在計(jì)算機(jī)中,Shell通常作為系統(tǒng)調(diào)用用戶操作之間的那么個(gè)東西,它存在的形式在Linux/Mac中一般就是一個(gè)Shell軟件,通常運(yùn)行在終端當(dāng)中(你可以粗略地就將Shell 和終端劃等號(hào) )。

所以,F(xiàn)lutter的Shell自然而然地旨在設(shè)置Flutter運(yùn)行的一個(gè)「基底」,ShellArgs,則是我們使用這么個(gè)「基底」的參數(shù)。

和之前提到的ResourceExtractor在JIT|DEBUG模式下主動(dòng)去加載VM和Isoalte快照數(shù)據(jù)類似地,ShellArgs會(huì)在DEBUG和JIT模式下,去設(shè)置VM快照數(shù)據(jù)、Isolate快照數(shù)據(jù)和Kernel的地址。

別忘了,Kernel即上述的“kernel_blob.bin”二進(jìn)制文件,是在Debug階段我們的業(yè)務(wù)代碼,和libapp.so是相對(duì)的。

而在除上述之外的條件下,F(xiàn)lutter設(shè)置了一個(gè)AOT_SHARED_LIBRARY_NAME的路徑:

shellArgs.add(
    "--" + AOT_SHARED_LIBRARY_NAME + "=" + flutterApplicationInfo.aotSharedLibraryName);
shellArgs.add(
    "--"
+ AOT_SHARED_LIBRARY_NAME
+ "="
+ flutterApplicationInfo.nativeLibraryDir
+ File.separator
+ flutterApplicationInfo.aotSharedLibraryName);

在運(yùn)行時(shí),這個(gè)向shareArgs這個(gè)List中添加內(nèi)容的兩個(gè)字符串的內(nèi)容,大致上就是指定了裝載在系統(tǒng)的Apk安裝包中的so文件的路徑。

--aot-shared-library-name=libapp.so
--aot-shared-library-name=/data/app/~~RjRJYnLhVBHYW8pHHPeX2g==/com.example.untitled1-wcMTYW1VkfGA2LxW62gUFA==/lib/arm64/libapp.so

因?yàn)門inker本身是支持二進(jìn)制SO庫(kù)的動(dòng)態(tài)化的,之前嘗試過(guò)去動(dòng)態(tài)修改aotSharedLibraryName的值和路徑,希望FlutterLoader從該地址去加載libapp.so,以實(shí)現(xiàn)Android側(cè)借助Tinker熱修復(fù)Flutter代碼,但是并沒(méi)有細(xì)看源碼,打了N個(gè)Debug包去測(cè)試,結(jié)果現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)這邏輯壓根沒(méi)走。

除了上述的兩個(gè)libapp.so的名稱和路徑之外,在DEBUG | JIT模式下的ShellArgs的全家福大致如下:

其實(shí)你仔細(xì)看看,上述的Kernel的Path并沒(méi)有在這里面,因?yàn)樗鳛閰?shù),傳遞給了flutterJNI.init函數(shù)。

三、實(shí)踐:自定義libapp.so的加載

至此,我們今天最開(kāi)始的一個(gè)話題:Embdder和代碼Dart代碼從何而來(lái), 便有了結(jié)果 。結(jié)合上述的內(nèi)容,我們可以做一個(gè)小小的實(shí)踐,我們通過(guò)傳入ShellArgs,來(lái)加載指定的 libapp.so 文件。

回到我們最初的流程:

FlutterActivity->
    FlutterActivityAndFragmentDelegate->
        onAttach()->
            setupFlutterEngine->
                ……
                startInitialization
                ensureInitializationComplete // alpha

我們需要在上述的過(guò)程的alpha之前,完成對(duì)***AOT_SHARED_LIBRARY_NAME*** 對(duì)應(yīng)的路徑(一模一樣,也是 AOT_SHARED_LIBRARY_NAME )這兩個(gè)字符串的內(nèi)容替換,比如:

--aot-shared-library-name=libapp.so
--aot-shared-library-name= /data/app/~~RjRJYnLhVBHYW8pHHPeX2g==/com.example.untitled1-wcMTYW1VkfGA2LxW62gUFA==/lib/arm64/libapp.so

我們希望替換成:

--aot-shared-library-name=libfixedapp.so
--aot-shared-library-name= /temp/lib/arm64/libfixedapp.so

3.1 flutterApplicationInfo和FlutterActivity#getShellArgs()

這是FlutterLoader的一個(gè)實(shí)例對(duì)象,它在startInitialization階段被賦值:

public void startInitialization(@NonNull Context applicationContext, @NonNull Settings settings) {
  // ……
  try {
 final Context appContext = applicationContext.getApplicationContext();
    // ……
    flutterApplicationInfo = ApplicationInfoLoader.load(appContext);
    ……

所以,我們只需要在合適的時(shí)機(jī)去修改這個(gè)值即可。

但是并沒(méi)有合適的時(shí)機(jī),因?yàn)镕lutter并沒(méi)有為我們提供可以侵入去反射設(shè)置它的時(shí)機(jī),如果在startInitialization,我們唯一可以侵入的時(shí)機(jī)是attach()函數(shù),但是會(huì)讓我們反射設(shè)置的值被覆蓋掉。

但是,我們關(guān)注一下,在setupFlutterEngine時(shí),我們new FlutterEngine的參數(shù):

flutterEngine =
    new FlutterEngine(
        host.getContext(),
        host.getFlutterShellArgs().toArray(),
        /*automaticallyRegisterPlugins=*/ false,
        /*willProvideRestorationData=*/ host.shouldRestoreAndSaveState());

此處的host,就是我們的FlutterActivity,因?yàn)镕lutterActivity本身就是FlutterActivityAndFragmentDelegate.Host接口的實(shí)現(xiàn)類,而這個(gè)host.getFlutterShellArgs().toArray(),最終會(huì)作為我們?cè)贔lutterActivity預(yù)設(shè)的參數(shù),在所其他系統(tǒng)預(yù)設(shè)參數(shù)被加入之前被加入到我們的shellArgs數(shù)組中。

所以,我們?cè)贔lutterActivity的子類,也就是MainActivity下,重寫getFlutterShellArgs()方法:

class MainActivity: FlutterActivity() {
    override fun getFlutterShellArgs(): FlutterShellArgs {
        return super.getFlutterShellArgs().apply {
this.add( "--aot-shared-library-name=libfixedapp.so" )
            this.add( "--aot-shared-library-name=/data/data/com.example.untitled1/libfixedapp.so" )
        }
}
}

我們可以在debug模式下debug,看看有沒(méi)有效果:

顯然,是有效果的。

因?yàn)橹荒軓膸讉€(gè)特定的目錄中去加載so庫(kù)文件,我們必須將補(bǔ)丁SO文件放在/data/data/com.example.untitled1對(duì)應(yīng)的目錄之下。

接下來(lái),我們先寫一個(gè)有bug的Flutter代碼,我們把標(biāo)題改成:This is Counter Title with bug , 并且新增一個(gè) _decrementCounter() , 并把計(jì)數(shù)器的加法按鈕對(duì)應(yīng)的增加按鈕,改成減少調(diào)用。

然后在Flutter項(xiàng)目根目錄使用安裝Release包:

flutter build apk --release
adb install build/app/outputs/flutter-apk/app-release.apk

然后我們修復(fù)Bug,將代碼恢復(fù)到最開(kāi)始的默認(rèn)狀態(tài),然后:

flutter build apk --release
open build/app/outputs/flutter-apk/

解壓apk,然后把對(duì)應(yīng)的so文件移出來(lái),放到對(duì)應(yīng)的文件夾下: /data/data/com.example.untitled1/libfixedapp.so 。完成之后,重新啟動(dòng)程序,即可從新的、我們指定的路徑加載新的 libapp.so 了:

以上就是替換so文件來(lái)動(dòng)態(tài)替換Flutter代碼實(shí)現(xiàn)詳解的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于so文件動(dòng)態(tài)替換Flutter代碼的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!

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