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近年來(lái)，隨著手機(jī)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，為滿足手機(jī)端用戶訴求和業(yè)務(wù)功能的迅速增長(zhǎng)，移動(dòng)端的技術(shù)架構(gòu)也從單一的大工程應(yīng)用，逐步向模塊化、組件化方向發(fā)展。以高德地圖為例，Android 端的代碼已突破百萬(wàn)行級(jí)別，超過(guò)100個(gè)模塊參與最終構(gòu)建。
試想一下，如果沒有一套標(biāo)準(zhǔn)的依賴檢測(cè)和監(jiān)控工具，用不了多久，模塊的依賴關(guān)系就可能會(huì)亂成一鍋粥。
從模塊 Owner 的角度看，為什么依賴分析這么重要？
作為模塊 Owner，我首先想知道“誰(shuí)依賴了我？依賴了哪些接口”。唯有如此才能評(píng)估本模塊改動(dòng)的影響范圍，以及暴露的接口的合理性。
我還想知道“我依賴了誰(shuí)？調(diào)用了哪些外部接口”，對(duì)所需要的外部能力做到心中有數(shù)。
從全局視角看，一個(gè)健康的依賴結(jié)構(gòu)，要防止“下層模塊”直接依賴“上層模塊”，更要杜絕循環(huán)依賴。通過(guò)分析全局的依賴關(guān)系，可以快速定位不合理的依賴，提前暴露業(yè)務(wù)問(wèn)題。
因此，依賴分析是研發(fā)過(guò)程中非常重要的一環(huán)。
常見的依賴分析方式
提到 Android 依賴分析，首先浮現(xiàn)在腦海中的可能是以下這些方案：
分析 Gradle 依賴樹。
掃描代碼中的
import聲明。使用 Android Studio 自帶的分析功能。
我們逐個(gè)來(lái)分析這幾個(gè)方案：
1. Gradle 依賴樹
使用
./gradlew :
命令，很容易就可以得到模塊的依賴樹，如圖：
不難發(fā)現(xiàn)，這種方式有兩個(gè)問(wèn)題：
聲明即依賴，即使代碼中沒有使用的庫(kù)，也會(huì)輸出到結(jié)果中。
只能分析到模塊級(jí)別，無(wú)法精確到方法級(jí)別。
2. 掃描
import
聲明
掃描 Java 文件中的 import 語(yǔ)句，可以得到文件(類)之間的調(diào)用關(guān)系。
因?yàn)槟K與文件(類)的對(duì)應(yīng)關(guān)系非常容易得到(掃描目錄)。所以，得到了文件(類)之間的依賴關(guān)系，即是得到了模塊之間文件(類)級(jí)別的依賴關(guān)系。
這個(gè)方案相比 Gradle 依賴掃描提升了結(jié)果維度，可以分析到文件(類)級(jí)別。但是它也存在一些缺點(diǎn)：
無(wú)法處理 import * 的情況。
掃描“有 import 但未使用對(duì)應(yīng)類”的場(chǎng)景效率太低(需要做源碼字符串查找)。
3. 使用 IDE 自帶的分析功能
觸發(fā) Android Studio 菜單 「Analyze」 -> 「Analyze Dependencies」，可以得到模塊間方法級(jí)別的依賴關(guān)系數(shù)據(jù)。如圖：
Android Studio 能準(zhǔn)確分析到模塊之間“方法級(jí)別”的引用關(guān)系，支持在 IDE 中跳轉(zhuǎn)查看，也能掃描到對(duì) Android SDK 的引用。
這個(gè)方案比前面兩個(gè)都優(yōu)秀，主要是準(zhǔn)確。但是它也有幾個(gè)問(wèn)題：
耗時(shí)較長(zhǎng)：全面分析 AMap 全源碼，大約需要 10 分鐘。
分析結(jié)果無(wú)法為第三方復(fù)用，無(wú)法生成可視化的依賴關(guān)系圖。
分析正向依賴和逆向依賴，需要掃描兩次。
總結(jié)一下上述三種方案：Gralde 依賴基于工程配置，粒度太粗且結(jié)果不準(zhǔn)?！癐mport 掃描方案”能拿到文件級(jí)別依賴但數(shù)據(jù)不全。IDE 掃描雖然結(jié)果精準(zhǔn)，但是數(shù)據(jù)復(fù)用困難，不便于工程化。
為什么要使用字節(jié)碼來(lái)分析？
參考 Android 構(gòu)建流程圖，所有的 Java 源代碼和 aapt 生成的 R.java 文件，都會(huì)被編譯成 .class 文件，再被編譯為 dex 文件，最終通過(guò) apkbuilder 生成到 apk 文件中。圖中的 .class 文件即是我們所說(shuō)的 Java 字節(jié)碼，它是對(duì) Java 源碼的二進(jìn)制轉(zhuǎn)義。
在 Android 端，常見的字節(jié)碼應(yīng)用場(chǎng)景包括：
字節(jié)碼插樁：用于實(shí)現(xiàn)對(duì) UI 、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)等模塊的性能監(jiān)控。
修改 jar 包：針對(duì)無(wú)源碼的庫(kù)，通過(guò)編輯字節(jié)碼來(lái)實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的邏輯修改。
回到本文的主題，為什么要分析字節(jié)碼，而不是 Java 代碼或者 dex 文件？
不使用 Java 代碼是因?yàn)橛行?kù)以 jar 或者 aar 的方式提供，我們獲取不到源碼。不使用 dex 文件是因?yàn)樗鼪]有好用的語(yǔ)法分析工具。所以解析字節(jié)碼幾乎是我們唯一的選擇。
如何使用字節(jié)碼分析依賴關(guān)系？
要得到模塊之間的依賴關(guān)系，其實(shí)就是要得到“模塊間類與類”之間的依賴關(guān)系。而要確定類之間的關(guān)系，分析類字節(jié)碼的語(yǔ)句即可。
1. 在什么時(shí)機(jī)來(lái)分析？
了解 Android 構(gòu)建流程的同學(xué)，應(yīng)該對(duì) transform 這個(gè)任務(wù)不陌生。它是 Android Gradle 插件提供的一個(gè)字節(jié)碼 Hook 入口。
在 transform 這個(gè)任務(wù)中，所有的字節(jié)碼文件(包括三方庫(kù)) 以 Input 的格式輸入。
以JarInput 為例，分析其 file 字段，可得到模塊的名稱。解析 file 文件，即可得到此模塊所有的字節(jié)碼文件。
有了模塊名稱和對(duì)應(yīng)路徑下的 class 文件，就建立了模塊與類的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這是我們拿到的第一個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
2. 使用什么工具分析？
解析 Java 字節(jié)碼的工具，最常用的包括 Javassit，ASM，CGLib。ASM 是一個(gè)輕量級(jí)的類庫(kù)，性能較好，但需要直接操作 JVM 指令。CGLib 是對(duì) ASM 的封裝，提供了更高級(jí)的接口。
相比而言，Javassist 要簡(jiǎn)單的多，它基于 Java 的 API ，無(wú)需操作 JVM 指令，但其性能要差一些(因?yàn)?Javassit 增加了一層抽象)。在工程原型階段，為了快速驗(yàn)證結(jié)果，我們優(yōu)先選擇了 Javassit 。
3. 具體方案是怎樣的？
先看一個(gè)簡(jiǎn)單的示例，如何分析下面這段代碼的調(diào)用關(guān)系：
1: package com.account;
2: import com.account.B;
3: public class A {
4: void methodA() {
5: B b = new B(); // 初始化了 Class B 的實(shí)例 b
6: b.methodB(); // 調(diào)用了 b 的 methodB 方法
7: }
8: }
第1步：初始化環(huán)境，加載字節(jié)碼 A.class，注冊(cè)語(yǔ)句分析器。
// 初始化 ClassPool，將字節(jié)碼文件目錄注冊(cè)到 Pool 中。
ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
pool.insertClassPath('')
// 加載類A
CtClass cls = pool.get("com.account.A");
// 注冊(cè)表達(dá)式分析器到類A
MyExprEditor editor = new MyExprEditor(ctCls)
ctCls.instrument(editor)
第2步：自定義表達(dá)式解析器，分析類A(以解析語(yǔ)句調(diào)用為例)。
class MyExprEditor extends ExprEditor {
@Override
void edit(MethodCall m) {
// 語(yǔ)句所在類的名稱
def clsAName = ctCls.name
// 語(yǔ)句在哪個(gè)方法被調(diào)用
def where = m.where().methodInfo.getName()
// 語(yǔ)句在哪一行被調(diào)用
def line = m.lineNumber
// 被調(diào)用類的名稱
def clsBName = m.className
// 被調(diào)用的方法
def methodBName = m.methodName
}
// 省略其它解析函數(shù) ...
}
ExprEditor 的 edit(MethodCall m) 回調(diào)能攔截 Class A 中所有的方法調(diào)用(MethodCall)。
除了本例中對(duì) MethodCall 的解析，它還支持解析 new，new Array，ConstructorCall，F(xiàn)ieldAccess，InstanceOf，強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，try-catch 語(yǔ)句。
解析完 Class A，我們得到了 A 對(duì) B 的依賴信息 ：
| Class1 | Class2 | Expr | method1 | method2 | lineNo |
|---|---|---|---|---|---|
| com.account.A | com.account.B | NewExpr | methodA | 5 | |
| com.account.A | com.account.B | methodCall | methodA | methodB | 6 |
簡(jiǎn)單解釋如下：
類 com.account.A 的第5行(methodA方法內(nèi))，調(diào)用了 com.account.B 的構(gòu)造函數(shù)；
類 com.account.A 的第6行(methodA方法內(nèi))，調(diào)用了 com.account.B 的 methodB 函數(shù)；
這便是“類和類之間方法級(jí)”的依賴數(shù)據(jù)。結(jié)合第1步得到的“模塊和類”的對(duì)應(yīng)關(guān)系，最終我們便獲得了“模塊間方法級(jí)的依賴數(shù)據(jù)”。
基于這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，我們還可以自定義依賴檢測(cè)規(guī)則、生成全局的模塊依賴關(guān)系圖等，本文就不展開了。
小結(jié)
本文主要介紹了模塊依賴分析在研發(fā)過(guò)程中的重要性，分析了 Android 常見的依賴分析方案，從 Gradle 依賴樹分析， Import 掃描，使用 IDE 分析，到最后的字節(jié)碼解析，方案逐步遞進(jìn)。越是接近源頭的解法，才是越根本的解法。
當(dāng)前文章：字節(jié)碼技術(shù)在模塊依賴分析中的應(yīng)用-創(chuàng)新互聯(lián)
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