关于android:食之无味App-Startup-可能比你想象中要简单

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前言

大家好，我是小彭。

2020 年 10 月 28 日，JetPack | App Startup 1.0.0 终于迎来正式公布，正好最近在总结组件化架构专题，所以也专门学习下 App Startup 的工作原理。在这篇文章里，我将带你总结 App Startup 的应用办法 & 实现原理 & 源码剖析。有用请点赞给 Star，给小彭一点创作的能源，谢谢。

这篇文章是 Jetpack 系列文章第 13 篇，专栏文章列表：

  • 1、Lifecycle：生命周期感知型组件的根底
  • 2、LiveData：生命周期感知型数据容器（本文）
  • 3、ViewModel：数据驱动型界面控制器
  • 4、Flow：LiveData 的代替计划
  • 5、从 MVC 到 MVP、MVVM、MVI：Android UI 架构演进
  • 6、ViewBinding：新一代视图绑定计划
  • 7、Fragment：模块化的微型 Activity
  • 8、RecyclerView：可复用型列表视图
  • 9、Navigation：单 Activity 多 Fragment 的导航计划
  • 10、Dagger2：从 Dagger2 到 Hilt 玩转依赖注入（一）
  • 11、Hilt：从 Dagger2 到 Hilt 玩转依赖注入（二）
  • 12、OnBackPressedDispatcher：解决回退事件的新姿态

二、其余：

  • 1、AppStartup：轻量级初始化框架（本文）
  • 2、DataStore：新一代键值对存储计划
  • 3、Room：ORM 数据库拜访框架
  • 4、WindowManager：增强对多窗口模式的反对
  • 5、WorkManager：增强对后台任务的反对
  • 6、Compose：新一代视图开发计划

学习路线图：

1. 意识 AppStartup

1.1 App Startup 解决了什么问题？

App Startup 是 Google 提供的 Android 轻量级初始化框架：

  • 长处：应用 App Startup 框架，能够简化启动序列并显式设置初始化依赖程序，在简略、高效这方面，App Startup 根本满足需要。

  • 有余：App Startup 框架的有余也是因为它太简略了，提供的个性太过简略，往往并不能完满符合商业化需要。例如以下个性 App Startup 就无奈满足：

    • 不足异步期待： 同步期待指的是在以后线程先初始化所依赖的组件，再初始化以后组件，App Startup 是反对的，然而异步期待就不反对了。举个例子，所依赖的组件须要执行一个耗时的异步工作能力实现初始化，那么 App Startup 就无奈期待异步工作返回；
    • 不足依赖回调： 以后组件所依赖的组件初始化实现后，未收回回调。

1.2 App Startup 如何实现主动初始化？

App Startup 利用了 ContentProvider 在利用启动的时候初始化的个性，提供了一个自定义 ContentProvider 来实现主动初始化。很多库都利用了 ContentProvider 的启动机制，来实现无侵入初始化，例如 LeakCanary 等

应用 AppStartup 还可能合并所有用于初始化的 ContentProvider，缩小创立 ContentProvider，并提供全局治理。

App Startup 示意图

具体的源码剖析下文内容。

2. App Startup 应用办法

这一节，咱们来总结 App Startup 的应用步骤。

2.1 根本用法

  • 1、增加依赖

在模块级 build.gradle 增加依赖：

模块级 build.gradle

implementation "androidx.startup:startup-runtime:1.0.0"
  • 2、实现 Initializer 接口

Initializer 接口是 App Startup 定义组件接口，用于指定组件的初始化逻辑和初始化程序（也就是依赖关系），接口定义如下：

  • 1、create(…) 初始化操作： 返回的初始化后果将被缓存，其中 context 参数就是以后过程的 Application 对象；
  • 2、dependencies() 依赖关系： 返回值是一个依赖组件的列表，如果不须要依赖于其它组件，返回一个空列表。App Startup 在初始化以后组件时，会保障所依赖的组件曾经实现初始化。

Initializer.java

public interface Initializer<T> {

    // 1、初始化操作，返回值将被缓存？？@NonNull
    T create(@NonNull Context context);

    // 2、依赖关系，返回值是一个依赖组件的列表
    @NonNull
    List<Class<? extends Initializer<?>>> dependencies();}

示例程序

// LeakCanary 2.9.1
internal class AppWatcherStartupInitializer : Initializer<AppWatcherStartupInitializer> {override fun create(context: Context) = apply {
        // 实现初始化操作
        val application = context.applicationContext as Application
            AppWatcher.manualInstall(application)
        }
    
    override fun dependencies() = emptyList<Class<out Initializer<*>>>()
}
  • 3、配置 <meta-data>

在 Manifest 文件中将 Initializer 实现类配置到 androidx.startup.InitializationProvider 的 <meta-data> 中。

示例程序

<!-- LeakCanary 2.9.1 -->
<provider
    android:name="androidx.startup.InitializationProvider"
    android:authorities="${applicationId}.androidx-startup"
    android:exported="false"
    tools:node="merge">

    <meta-data
        android:name="leakcanary.internal.AppWatcherStartupInitializer"
        android:value="androidx.startup"/>
</provider>

要点如下：

  • 1、组件名必须是 androidx.startup.InitializationProvider；
  • 2、须要申明 android:exported="false"，以限度其余利用拜访此组件；
  • 3、要求 android:authorities 要求在设施中全局惟一，通常应用 ${applicationId} 作为前缀；
  • 4、须要申明 tools:node="merge"，确保 manifest merger tool 可能正确解析抵触的节点；
  • 5、meta-data android:name 为组件的 Initializer 实现类的全限定类名，android:value 固定为 androidx.startup。

提醒： 为什么要将 androidx.startup 设置为 value，而不是 name？因为在键值对中，name 是惟一的，而 value 是容许反复的，将 androidx.startup 放到 value 的话能力容许同时配置多个雷同语义的 <meta-data>。

至此，App Startup 根本的应用与配置实现，在利用启动时，App Startup 会主动收集各个模块配置的 Initializer 实现类，并依照依赖程序顺次执行。

2.2 进阶用法

  • 1、手动初始化

当你的组件须要进行手动初始化，而不是主动初始化时（例如存在耗时工作），能够进行手动初始化，而且手动初始化是能够在子线程调用的，而主动初始化均是在主线程执行的。

  • App Startup 中会缓存初始化后的后果，反复调用 initializeComponent() 也不会导致反复初始化；
  • 要手动初始化的 Initializer 实现类不能在申明到 AndroidManifest 中，也不能被其它组件依赖，否则它仍然会主动初始化。

调用以下方即可进行手动初始化：

示例程序

AppInitializer.getInstance(context).initializeComponent(ExampleLoggerInitializer::class.java)
  • 2、勾销主动初始化

如果有些库曾经配置了主动初始化，而咱们又心愿进行懒加载时，就须要利用 manifest merger tool 的合并规定来移除这个库对应的 Initializer。具体如下：

示例程序

<provider
    android:name="androidx.startup.InitializationProvider"
    android:authorities="${applicationId}.androidx-startup"
    android:exported="false"
    tools:node="merge">
    <meta-data
        android:name="com.example.ExampleLoggerInitializer"
        tools:node="remove" />
</provider>
  • 3、禁用 App Startup

如果须要齐全禁用 App Startup 主动初始化，同样也能够利用到 manifest merger tool 的合并规定：

示例程序

<provider
    android:name="androidx.startup.InitializationProvider"
    android:authorities="${applicationId}.androidx-startup"
    tools:node="remove" />

3. App Startup 原理剖析

3.1 App Startup 如何实现主动初始化？

App Startup 利用了 ContentProvider 的启动机制实现主动初始化。ContentProvider 通常的用法是为以后过程 / 近程过程提供内容服务，它们会在利用启动的时候初始化。利用这个个性，App Startup 的计划就是自定义一个 ContentProvider 的实现类 InitializationProvider，在 onCreate(…) 办法中执行初始化逻辑。

InitializationProvider.java

已简化

public final class InitializationProvider extends ContentProvider {

    @Override
    public boolean onCreate() {Context context = getContext();
        if (context != null) {
            // 初始化
            AppInitializer.getInstance(context).discoverAndInitialize();} else {throw new StartupException("Context cannot be null");
        }
        return true;
    }

    @Override
    public Cursor query(...) {throw new IllegalStateException("Not allowed.");
    }

    @Override
    public String getType(...) {throw new IllegalStateException("Not allowed.");
    }

    @Nullable
    @Override
    public Uri insert(...) {throw new IllegalStateException("Not allowed.");
    }

    @Override
    public int delete(...) {throw new IllegalStateException("Not allowed.");
    }

    @Override
    public int update(...) {throw new IllegalStateException("Not allowed.");
    }
}

因为 ContentProvider 的其余办法是没有意义的，所以都抛出了 IllegalStateException。

3.2 说一下 App Startup 的初始化过程

从上一节能够看到，App Startup 在 InitializationProvider 中调用了 AppInitializer#discoverAndInitialize() 执行主动初始化。AppInitializer是 App StartUp 框架的外围类，整个 App Startup 框架的代码其实非常少，其中很大部分外围代码都在 AppInitializer 类中。

我将整个主动初始化过程概括为 3 个阶段：

  • 步骤 1 – 获取 <meta-data> 数据： 扫描 Manifest 中定义在 InitializationProvider 外面的 <meta-data> 数据，从中筛选出 Initializer 的配置信息；
  • 步骤 2 – 递归执行初始化器：通过 Initializer#create() 执行每个初始化器的逻辑，并且会通过 Initializer#dependencies() 优先保障依赖项曾经初始化；
  • 步骤 3 – 缓存初始化后果：将初始化后的后果缓存到映射表中，防止反复初始化。

源码摘要如下：

AppInitializer.java

private static final Object sLock = new Object(); // 前面会提到

// 记录扫描 <meta-data> 失去的初始化器（可用于判断组件是否曾经主动启动）final Set<Class<? extends Initializer<?>>> mDiscovered;

// 缓存每个组件的初始化后果
final Map<Class<?>, Object> mInitialized;

void discoverAndInitialize() {
    // 1、获取 androidx.startup.InitializationProvider 组件信息
    ComponentName provider = new ComponentName(mContext.getPackageName(), InitializationProvider.class.getName());
    ProviderInfo providerInfo = mContext.getPackageManager().getProviderInfo(provider, GET_META_DATA);

    // 2、androidx.startup 字符串
    String startup = mContext.getString(R.string.androidx_startup);

    // 3、获取组件信息中的 meta-data 数据
    Bundle metadata = providerInfo.metaData;

    // 4、遍历所有 meta-data 数据
    if (metadata != null) {Set<Class<?>> initializing = new HashSet<>();
        Set<String> keys = metadata.keySet();
        for (String key : keys) {String value = metadata.getString(key, null);

            // 4.1 筛选 value 为 androidx.startup 的 meta-data 数据中
            if (startup.equals(value)) {Class<?> clazz = Class.forName(key);

                // 4.2 查看指定的类是 Initializer 接口的实现类
                if (Initializer.class.isAssignableFrom(clazz)) {Class<? extends Initializer<?>> component = (Class<? extends Initializer<?>>) clazz;

                    // 4.3 将 Class 增加到 mDiscovered Set 中
                    mDiscovered.add(component);

                    // 4.4 初始化此组件
                    doInitialize(component, initializing);
                }
            }
        }
    }
}

// -> 4.3 mDiscovered 用于判断组件是否曾经主动启动
public boolean isEagerlyInitialized(@NonNull Class<? extends Initializer<?>> component) {return mDiscovered.contains(component);
}

// -> 4.4 初始化此组件（已简化）<T> T doInitialize(Class<? extends Initializer<?>> component, Set<Class<?>> initializing) {
    // 1、对 sLock 加锁，我后文再说。Object result;

    // 2、判断 initializing 中存在以后组件，阐明存在循环依赖
    if (initializing.contains(component)) {String message = String.format("Cannot initialize %s. Cycle detected.", component.getName());
        throw new IllegalStateException(message);
    }

    // 3、查看以后组件是否已初始化
    if (!mInitialized.containsKey(component)) {
        // 3.1 以后组件未初始化

        // 3.1.1 记录正在初始化
        initializing.add(component);

        // 3.1.2 通过反射实例化 Initializer 接口实现类
        Object instance = component.getDeclaredConstructor().newInstance();
        Initializer<?> initializer = (Initializer<?>) instance;

        // 3.1.3 遍历所依赖的组件（要害：优先解决依赖的组件）List<Class<? extends Initializer<?>>> dependencies = initializer.dependencies();
        if (!dependencies.isEmpty()) {for (Class<? extends Initializer<?>> clazz : dependencies) {

                // 递归：如果所依赖的组件未初始化，执行初始化
                if (!mInitialized.containsKey(clazz)) {
                    // 留神：这里将 initializing 作为参数传入，用于判断循环依赖
                    doInitialize(clazz, initializing); 
                }
            }
        }

        // 3.1.4（到这里，所依赖的组件曾经初始化实现）初始化以后组件
        result = initializer.create(mContext);

        // 3.1.5 移除正在初始化记录
        initializing.remove(component);

        // 3.1.6 缓存初始化后果
        mInitialized.put(component, result);
    } else {
        // 3.2 以后组件曾经初始化，间接返回
        result = mInitialized.get(component);
    }
     return (T) result;
}

3.3 手动初始化的执行过程

后面咱们提到应用 initializeComponent() 办法能够手动初始化，咱们来看手动初始化（懒加载）的源码:

AppInitializer.java

public <T> T initializeComponent(@NonNull Class<? extends Initializer<T>> component) {// 调用 doInitialize(...) 办法：return doInitialize(component, new HashSet<Class<?>>());
}

其实非常简单，就是调用上一节的 doInitialize(...) 执行初始化。须要留神的是，这个办法是容许在子线程调用的，换句话说，主动初始化与手动初始化是存在线程同步问题的，那么 App Startup 是如何解决的呢？还记得咱们后面有一个 sLock 没有说吗？其实它就是用来保障线程同步的锁：

AppInitializer.java

<T> T doInitialize(Class<? extends Initializer<?>> component, Set<Class<?>> initializing) {
    // 1、对 sLock 加锁
    synchronized (sLock) {...}
}

4. 总结

到这里，App Startup 的内容就讲完了。能够看到 App Startup 只是一个轻量级的初始化框架，能做的事件无限。市面上有开发者开源了基于 DAU 有向无环图的初始化框架，这个咱们下次再说。关注我，带你理解更多。

参考资料

  • App Startup —— Android Developers
  • 合并多个清单文件 —— Android Developers
  • AndroidX: App Startup —— Husayn Hakeem 著
  • Jetpack 新成员，App Startup 一篇就懂 —— 郭霖 著
  • 我为何弃用 Jetpack 的 App Startup? —— 午后一小憩 著
  • 更快！这才是我想要的 Android Startup 库！—— idisfkj 著
  • 组件化：代码隔离也难不倒组件的按序初始化 —— leobert-lan 著
  • 从源码看 Jetpack（5）Startup 源码详解 —— 叶志陈 著

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正文完
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发表至： android
2022-09-04
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