APP路由框架与组件化分析

前端开发经常遇到一个词：路由，在Android APP开发中，路由还经常和组件化开发强关联在一起，那么到底什么是路由，一个路由框架到底应该具备什么功能，实现原理是什么样的？路由是否是APP的强需求呢？与组件化到底什么关系，本文就简单分析下如上几个问题。

路由的概念

路由这个词本身应该是互联网协议中的一个词，维基百科对此的解释如下：

路由（routing）就是通过互联的网络把信息从源地址传输到目的地址的活动。路由发生在OSI网络参考模型中的第三层即网络层。

个人理解，在前端开发中，路由就是通过一串字符串映射到对应业务的能力。APP的路由框首先能够搜集各组件的路由scheme，并生成路由表，然后，能够根据外部输入字符串在路由表中匹配到对应的页面或者服务，进行跳转或者调用，并提供会获取返回值等，示意如下

image.png

所以一个基本路由框架要具备如下能力：

    1. APP路由的扫描及注册逻辑
    1. 路由跳转target页面能力
    1. 路由调用target服务能力

APP中，在进行页面路由的时候，经常需要判断是否登录等一些额外鉴权逻辑所以，还需要提供拦截逻辑等，比如：登陆。

三方路由框架是否是APP强需求

答案：不是，系统原生提供路由能力，但功能较少，稍微大规模的APP都采用三方路由框架。

Android系统本身提供页面跳转能力：如startActivity，对于工具类APP，或单机类APP，这种方式已经完全够用，完全不需要专门的路由框架，那为什么很多APP还是采用路由框架呢？这跟APP性质及路由框架的优点都有关。比如淘宝、京东、美团等这些大型APP，无论是从APP功能还是从其研发团队的规模上来说都很庞大，不同的业务之间也经常是不同的团队在维护，采用组件化的开发方式，最终集成到一个APK中。多团队之间经常会涉及业务间的交互，比如从电影票业务跳转到美食业务，但是两个业务是两个独立的研发团队，代码实现上是完全隔离的，那如何进行通信呢？首先想到的是代码上引入，但是这样会打破了低耦合的初衷，可能还会引入各种问题。例如，部分业务是外包团队来做，这就牵扯到代码安全问题，所以还是希望通过一种类似黑盒的方式，调用目标业务，这就需要中转路由支持，所以国内很多APP都是用了路由框架的。其次我们各种跳转的规则并不想跟具体的实现类扯上关系，比如跳转商详的时候，不希望知道是哪个Activity来实现，只需要一个字符串映射过去即可，这对于H5、或者后端开发来处理跳转的时候，就非常标准。

原生路由的限制：功能单一，扩展灵活性差，不易协同

传统的路由基本上就限定在startActivity、或者startService来路由跳转或者启动服务。拿startActivity来说，传统的路由有什么缺点：startActivity有两种用法，一种是显示的，一种是隐式的，显示调用如下：

<!--1 导入依赖-->
import com.snail.activityforresultexample.test.SecondActivity;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    void jumpSecondActivityUseClassName(){
    <!--显示的引用Activity类-->
        Intent intent =new Intent(MainActivity.this, SecondActivity.class);
        startActivity(intent);
    }

显示调用的缺点很明显，那就是必须要强依赖目标Activity的类实现，有些场景，尤其是大型APP组件化开发时候，有些业务逻辑出于安全考虑，并不想被源码或aar依赖，这时显式依赖的方式就无法走通。再来看看隐式调用方法。

第一步：manifest中配置activity的intent-filter，至少要配置一个action

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    package="com.snail.activityforresultexample">
    <application
       ...
    <activity android:name=".test.SecondActivity">
            <intent-filter>
            <!--隐式调用必须配置android.intent.category.DEFAULT-->
                   <category android:name="android.intent.category.DEFAULT"/>
            <!--至少配置一个action才能通过隐式调用-->
                <action android:name="com.snail.activityforresultexample.SecondActivity" />
                <!--可选-->
  <!--              <data android:mimeType="video/mpeg" android:scheme="http" ... />-->
            </intent-filter>
        </activity>
    </application>
</manifest>

第二步：调用

void jumpSecondActivityUseFilter() {
    Intent intent = new Intent();
    intent.setAction("com.snail.activityforresultexample.SecondActivity");
    startActivity(intent);
}

如果牵扯到数据传递写法上会更复杂一些，隐式调用的缺点有如下几点：

  • 首先manifest中定义复杂，相对应的会导致暴露的协议变的复杂，不易维护扩展。
  • 其次，不同Activity都要不同的action配置，每次增减修改Activity都会很麻烦，对比开发者非常不友好，增加了协作难度。
  • 最后，Activity的export属性并不建议都设置成True，这是降低风险的一种方式，一般都是收归到一个Activity，DeeplinkActivitiy统一处理跳转，这种场景下，DeeplinkActivitiy就兼具路由功能，隐式调用的场景下，新Activitiy的增减势必每次都要调整路由表，这会导致开发效率降低，风险增加。

可以看到系统原生的路由框架，并没太多考虑团队协同的开发模式，多限定在一个模块内部多个业务间直接相互引用，基本都要代码级依赖，对于代码及业务隔离很不友好。如不考虑之前Dex方法树超限制，可以认为三方路由框架完全是为了团队协同而创建的。

APP三方路由框架需具备的能力

目前市面上大部分的路由框架都能搞定上述问题，简单整理下现在三方路由的能力，可归纳如下：

  • 路由表生成能力：业务组件[UI业务及服务]自动扫描及注册逻辑，需要扩展性好，无需入侵原有代码逻辑
  • scheme与业务映射逻辑 ：无需依赖具体实现，做到代码隔离
  • 基础路由跳转能力 ：页面跳转能力的支持
  • 服务类组件的支持 ：如去某个服务组件获取一些配置等
  • [扩展]路由拦截逻辑：比如登陆，统一鉴权
  • 可定制的降级逻辑：找不到组件时的兜底

可以看下一个典型的Arouter用法，第一步：对新增页面添加Router Scheme 声明，

    @Route(path = "/test/activity2")
    public class Test2Activity extends AppCompatActivity {
         ...
    }

build阶段会根据注解搜集路由scheme，生成路由表。第二步使用

        ARouter.getInstance()
                .build("/test/activity2")
                .navigation(this);

如上，在ARouter框架下，仅需要字符串scheme，无需依赖任何Test2Activity就可实现路由跳转。

APP路由框架的实现

路由框架实现的核心是建立scheme和组件[Activity或者其他服务]的映射关系，也就是路由表，并能根据路由表路由到对应组件的能力。其实分两部分，第一部分路由表的生成，第二部分，路由表的查询

路由表的自动生成

生成路由表的方式有很多，最简单的就是维护一个公共文件或者类，里面映射好每个实现组件跟scheme，

image.png

不过，这种做法缺点很明显：每次增删修改都要都要修改这个表，对于协同非常不友好，不符合解决协同问题的初衷。不过，最终的路由表倒是都是这条路，就是将所有的Scheme搜集到一个对象中，只是实现方式的差别，目前几乎所有的三方路由框架都是借助注解+APT[Annotation Processing Tool]工具+AOP（Aspect-Oriented Programming，面向切面编程）来实现的，基本流程如下：

image.png

其中牵扯的技术有注解、APT(Annotation Processing Tool)、AOP（Aspect-Oriented Programming，面向切面编程）。APT常用的有JavaPoet，主要是遍历所有类，找到被注解的Java类，然后聚合生成路由表，由于组件可能有很多，路由表可能也有也有多个，之后，这些生成的辅助类会跟源码一并被编译成class文件，之后利用AOP技术【如ASM或者JavaAssist】，扫描这些生成的class，聚合路由表，并填充到之前的占位方法中，完成自动注册的逻辑。

JavaPoet如何搜集并生成路由表集合？

以ARouter框架为例，先定义Router框架需要的注解如：

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.CLASS)
public @interface Route {

    /**
     * Path of route
     */
    String path();

该注解用于标注需要路由的组件，用法如下：

@Route(path = "/test/activity1", name = "测试用 Activity")
public class Test1Activity extends BaseActivity {
    @Autowired
    int age = 10;

之后利用APT扫描所有被注解的类，生成路由表，实现参考如下：

@Override
public boolean process(Set<? extends TypeElement> annotations, RoundEnvironment roundEnv) {
    if (CollectionUtils.isNotEmpty(annotations)) {
    <!--获取所有被Route.class注解标注的集合-->
        Set<? extends Element> routeElements = roundEnv.getElementsAnnotatedWith(Route.class);
        <!--解析并生成表-->
            this.parseRoutes(routeElements);
       ...
    return false;
}
 
 <!--生成中间路由表Java类-->
private void parseRoutes(Set<? extends Element> routeElements) throws IOException {
                        ...
                     // Generate groups
            String groupFileName = NAME_OF_GROUP + groupName;
            JavaFile.builder(PACKAGE_OF_GENERATE_FILE,
                    TypeSpec.classBuilder(groupFileName)
                            .addJavadoc(WARNING_TIPS)
                            .addSuperinterface(ClassName.get(type_IRouteGroup))
                            .addModifiers(PUBLIC)
                            .addMethod(loadIntoMethodOfGroupBuilder.build())
                            .build()
            ).build().writeTo(mFiler);

产物如下：包含路由表，及局部注册入口。

image.png

自动注册：ASM搜集上述路由表并聚合插入Init代码区

为了能够插入到Init代码区，首先需要预留一个位置，一般定义一个空函数，以待后续填充：

    public class RouterInitializer {
    
        public static void init(boolean debug, Class webActivityClass, IRouterInterceptor... interceptors) {
            ...
            loadRouterTables();
        }
        //自动注册代码    
        public static void loadRouterTables() {
        
        }
}

首先利用AOP工具，遍历上述APT中间产物，聚合路由表，并注册到预留初始化位置，遍历的过程牵扯是gradle transform的过程，

  • 搜集目标，聚合路由表

      /**扫描jar*/
  fun scanJar(jarFile: File, dest: File?) {

      val file = JarFile(jarFile)
      var enumeration = file.entries()
      while (enumeration.hasMoreElements()) {
          val jarEntry = enumeration.nextElement()
          if (jarEntry.name.endsWith("XXRouterTable.class")) {
              val inputStream = file.getInputStream(jarEntry)
              val classReader = ClassReader(inputStream)
              if (Arrays.toString(classReader.interfaces)
                      .contains("IHTRouterTBCollect")
              ) {
                  tableList.add(
                      Pair(
                          classReader.className,
                          dest?.absolutePath
                      )
                  )
              }
              inputStream.close()
          } else if (jarEntry.name.endsWith("HTRouterInitializer.class")) {
              registerInitClass = dest
          }
      }
      file.close()
  }

  • 对目标Class注入路由表初始化代码

      fun asmInsertMethod(originFile: File?) {

      val optJar = File(originFile?.parent, originFile?.name + ".opt")
      if (optJar.exists())
          optJar.delete()
      val jarFile = JarFile(originFile)
      val enumeration = jarFile.entries()
      val jarOutputStream = JarOutputStream(FileOutputStream(optJar))

      while (enumeration.hasMoreElements()) {
          val jarEntry = enumeration.nextElement()
          val entryName = jarEntry.getName()
          val zipEntry = ZipEntry(entryName)
          val inputStream = jarFile.getInputStream(jarEntry)
          //插桩class
          if (entryName.endsWith("RouterInitializer.class")) {
              //class文件处理
              jarOutputStream.putNextEntry(zipEntry)
              val classReader = ClassReader(IOUtils.toByteArray(inputStream))
              val classWriter = ClassWriter(classReader, ClassWriter.COMPUTE_MAXS)
              val cv = RegisterClassVisitor(Opcodes.ASM5, classWriter,tableList)
              classReader.accept(cv, EXPAND_FRAMES)
              val code = classWriter.toByteArray()
              jarOutputStream.write(code)
          } else {
              jarOutputStream.putNextEntry(zipEntry)
              jarOutputStream.write(IOUtils.toByteArray(inputStream))
          }
          jarOutputStream.closeEntry()
      }
      //结束
      jarOutputStream.close()
      jarFile.close()
      if (originFile?.exists() == true) {
          Files.delete(originFile.toPath())
      }
      optJar.renameTo(originFile)
  }

最终RouterInitializer.class的 loadRouterTables会被修改成如下填充好的代码：

 public static void loadRouterTables() {
 
    <!---->
    register("com.alibaba.android.arouter.routes.ARouter$$Root$$modulejava");
    register("com.alibaba.android.arouter.routes.ARouter$$Root$$modulekotlin");
    register("com.alibaba.android.arouter.routes.ARouter$$Root$$arouterapi");
    register("com.alibaba.android.arouter.routes.ARouter$$Interceptors$$modulejava");
    ...
}

如此就完成了路由表的搜集与注册，大概的流程就是如此。当然对于支持服务、Fragment等略有不同，但大体类似。

Router框架对服务类组件的支持

通过路由的方式获取服务属于APP路由比较独特的能力，比如有个用户中心的组件，我们可以通过路由的方式去查询用户是否处于登陆状态，这种就不是狭义上的页面路由的概念，通过一串字符串如何查到对应的组件并调用其方法呢？这种的实现方式也有多种，每种实现方式都有自己的优劣。

  • 一种是可以将服务抽象成接口，沉到底层，上层实现通过路由方式映射对象
  • 一种是将实现方法直接通过路由方式映射

先看第一种，这种事Arouter的实现方式，它的优点是所有对外暴露的服务都暴露接口类【沉到底层】，这对于外部的调用方，也就是服务使用方非常友好，示例如下：

先定义抽象服务，并沉到底层

image.png
public interface HelloService extends IProvider {
    void sayHello(String name);
}

实现服务，并通过Router注解标记

@Route(path = "/yourservicegroupname/hello")
public class HelloServiceImpl implements HelloService {
    Context mContext;

    @Override
    public void sayHello(String name) {
        Toast.makeText(mContext, "Hello " + name, Toast.LENGTH_SHORT).show();
    }

使用：利用Router加scheme获取服务实例，并映射成抽象类,然后直接调用方法。

  ((HelloService) ARouter.getInstance().build("/yourservicegroupname/hello").navigation()).sayHello("mike");

这种实现方式对于使用方其实是很方便的，尤其是一个服务有多个可操作方法的时候，但是缺点是扩展性，如果想要扩展方法，就要改动底层库。

再看第二种：将实现方法直接通过路由方式映射

服务的调用都要落到方法上，参考页面路由，也可以支持方法路由，两者并列关系，所以组要增加一个方法路由表，实现原理与Page路由类似,跟上面的Arouter对比，不用定义抽象层，直接定义实现即可：

定义Method的Router

    public class HelloService {
        
        <!--参数 name-->
        @MethodRouter(url = {"arouter://sayhello"})
        public void sayHello(String name) {
            Toast.makeText(mContext, "Hello " + name, Toast.LENGTH_SHORT).show();
        }

使用即可

 RouterCall.callMethod("arouter://sayhello?name=hello");

上述的缺点就是对于外部调用有些复杂，尤其是处理参数的时候，需要严格按照协议来处理，优点是，没有抽象层，如果需要扩展服务方法，不需要改动底层。

上述两种方式各有优劣，不过，如果从做服务组件的初衷出发，第一种比较好：对于调用方比较友好。另外对于CallBack的支持，Arouter的处理方式可能也会更方便一些，可以比较方便的交给服务方定义。如果是第二种，服务直接通过路由映射的方式，处理起来就比较麻烦，尤其是Callback中的参数，可能要统一封装成JSON并维护解析的协议，这样处理起来，可能不是很好。

路由表的匹配

路由表的匹配比较简单，就是在全局Map中根据String输入，匹配到目标组件，然后依赖反射等常用操作，定位到目标。

组件化与路由的关系

组件化是一种开发集成模式，更像一种开发规范，更多是为团队协同开发带来方便。组件化最终落地是一个个独立的业务及功能组件，这些组件之间可能是不同的团队，处于不同的目的在各自维护，甚至是需要代码隔离，如果牵扯到组件间的调用与通信，就不可避免的借助路由，因为实现隔离的，只能采用通用字符串scheme进行通信，这就是路由的功能范畴。

组件化需要路由支撑的根本原因：组件间代码实现的隔离

总结

  • 路由不是一个APP的必备功能，但是大型跨团队的APP基本都需要
  • 路由框架的基本能力：路由自动注册、路由表搜集、服务及UI界面路由及拦截等核心功能
  • 组件化与路由的关系：组件化的代码隔离导致路由框架成为必须

作者：看书的小蜗牛
原文链接: APP路由框架与组件化简析

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