Android热修复原理-类加载机制与反射

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2022-12-22 11:25 76阅读 0赞

### 1，热修复方案: ###

(1) 阿里的AndFix 补丁方案，通过natvie层hook住带有bug的方法从而替换Java层的代码 。四五年没有维护了，应该是被弃用了，因为是通过C++代码来完成类的替换。实际就是反射拿到旧的类class，然后再把补丁包里面的class进行一个赋值，例如 old.class = new.class. 是可以立即生效的。

(2) 美团的Robust 补丁方案 ，就是在编译打包的阶段对每个函数都加入修复的代码。有点类似代理，将方法执行的代码重定向到修复了的方法中去。（运用了字节码插桩技术） 是可以立即生效的。

(3) 腾讯的Tinker, 通过对比指定的base APK版本 和修复好了之后的 APK包中dex文件 ， 补丁包就是两者的差分文件，patch.dex , 再把patch.dex 和用户手机里的旧的classes.dex文件合成得到修复之后的dex文件，然后重启加载合成新的dex文件 （有点像增量更新)。

(4) 美团的Qzone超级补丁方案，基于dex分包方案，把BUG方法修复以后，放到一个单独的dex补丁文件，让程序运行期间加载dex补丁，执行修复后的方法。

### 2：类加载机制 ###

不管是哪一种热修复方案，都用到了类加载机制与反射。首先类加载机制的一个核心就是，双亲委托机制（双亲有歧义实际上我感觉应该叫父亲委托机制），意思是某个类加载器在加载类时，首先将加载任务委托给父 - 类加载器，依次递归，如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回；只有父类加载器无法完成此加载任务或者没有父类加载器时，才自己去加载。我们还是用Android SDK 的源码来看一看，看一下ClassLoader.java里面的loadClass方法。

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
            throws ClassNotFoundException
        {
                // First, check if the class has already been loaded
                // 首先判断这个类是否被加载过
                Class<?> c = findLoadedClass(name);
                if (c == null) {
                    try {
                        if (parent != null) {
                            // 这个parent实际上就是ClassLoader的一个成员变量，一般是构造子类时来给它赋值
                            c = parent.loadClass(name, false);
                        } else {
                           //如果子类没有给它赋值，直接调用BootClassLoader来找这个类
                            c = findBootstrapClassOrNull(name);
                        }
                    } catch (ClassNotFoundException e) {
                        // ClassNotFoundException thrown if class not found
                        // from the non-null parent class loader
                    }
    
                    if (c == null) {
                        // If still not found, then invoke findClass in order
                        // to find the class.
                        //如果父类加载器也找不到，通过自己来找
                        c = findClass(name);
                    }
                }
                return c;
        }

我们主要看看这个findClass, 热修复我们一般拿到的类加载器是PathClassLoader。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NoZW5fZFNpcg_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

findClass这个函数在PathClassLoader 找不到，说明在它的父类里面BaseDexClassLoader里面。那么我再来看一看BaseDexClassLoader这个类里面的findClass方法。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NoZW5fZFNpcg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NoZW5fZFNpcg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

可以看到这个成员变量pathList是一个对象，对应的类是DexPathList, findClass实际上是调用DexPathList里面的findClass,我们再继续看下源码。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NoZW5fZFNpcg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

DexPathList这个类的findClass方法，是通过遍历dexElements这个数组，调用数组里面的元素element的findClass方法。那么这个dexElements又是个什么东西呢？

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NoZW5fZFNpcg_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

就是DexPathList的一个成员变量 ，那么是在那里赋值的呢？继续找一下源码。

![20201120120040132.png][]

可以看到是通过**maxDexElements**这个函数来赋值的，首先注意第一个参数dexPath ,这个实际上就是传入的我们APK里面编译打包之后的Classes.dex 文件的路径，所以可以知道makeDexElements这个函数的功能就是把DexFile转化成**Element**数组的。（注意: 有的是版本是通过**makePathElements**这个函数来吧DexFile文件转化成数组的，不同的版本可能参数会有变化，我这个是Andoid9.0的源码)

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NoZW5fZFNpcg_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

可以看到这里面有一个for循环，遍历那个Dex File ，当我们APP的方法超过了65535个方法之后，我们一般都会进行分包，在代码里面build.gradle配置文件里面配置

android {
        defaultConfig {
            minSdkVersion 21 
            targetSdkVersion 26
            multiDexEnabled true   //启用分包方案
        }
    }

然后在编译打包阶段，我们就能看到有classes.dex , classes2.dex 以及更多。

### 3，热修复的流程。 ###

通过上面一层一层的代码分析，我们可以知道，首先获得应用的PathClassLoader,这个活动很简单，我们只需要调用

context.getClassLoader();

拿到PathClassLoader之后，我们知道编译后的class文件是被打包成Dex文件的，而Dex文件又通过makeDexElements函数转化成Element数组，这个数组dexElements又是DexPathList的一个成员变量 , 而DexPathlist 又位于BaseDexClassLoader里面，也是它的一个成员变量，变量名是pathList ,而且还是一个私有的。所以我们热修复，就是通过反射拿到这个pathList , 然后把我们修复好的补丁包例如叫做patch.dex ,通过makeDexElement函数转化成数组 ，并且与旧的dexElements数组合并 ，最主要的是修复的数组应该放到前面，这样就会先加载到修复好的类。同时，我们应该把程序关掉重新加载，原因在于如下：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NoZW5fZFNpcg_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]

假如我们在线更新补丁包，但是之前有bug的类已经被加载过了，那么就只会走findLoadedClass,此时就不会走findClass这个方法， 因此需要重启一下应用。咱以前打王者荣耀，赛季更新完之后经常会关掉程序，打开才会生效，就是这个原因。

### 4，反射的过程 ###

稍微用代码写写思路(伪代码）

private void ReflectFix(Context context) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
    		ClassLoader classLoader = context.getClassLoader(); //拿到当前应用的ClassLoader ,这种方式拿到的是PathClassLoader,
    		Class<?> clazz =  classLoader.getClass().getSuperclass(); // 因为得到的是PathClassLoader，我们要拿到的是BaseDexClassLoader,这个类是它的父类，因此通过getSuperClass来获得
    		Field dexElements = clazz.getDeclaredField("pathList"); //拿到dexElements这个数组，变量名是pathList,因为是私有的，通过getDeclaredField获得
    		dexElements.setAccessible(true); // 禁用安全检查，因为它不是public而是私有的，直接调用会报IllegalAccessException这个异常 ，之后就可以使用get方法拿到对象了。
    		Object dexPathList = dexElements.get(classLoader);
    		Object[] objects = makePathElements(dexPathList, optimizedDirectory,suppressedExceptions);
    		// 这个objects就是我们的Elements数组了，然后用补丁包里面的dex文件和app原本有的classes.dex文件 ，合并生成一个新的数组，赋值即可。
    	}

后面的流程没有细写，就是通过System.arrayCopy将数组扩容并且进行赋值。

以上。。。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NoZW5fZFNpcg_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221120/56bb76aa7e914fdf9c344452d4b8e6df.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NoZW5fZFNpcg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20221120/93cf8eedaa9d4ad6b6e519524cad8ea2.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NoZW5fZFNpcg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20221120/5a1751b0f1d44ed2a794a9df50dd3d17.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NoZW5fZFNpcg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20221120/0d0dc2ce85ae445abdaa4fea5ba37c15.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NoZW5fZFNpcg_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20221120/f9c833b74c7e464aad17a38dcb0e0eff.png
[20201120120040132.png]: /images/20221120/7567f08b0e0e4ad8981d39efcd177cb1.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NoZW5fZFNpcg_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: /images/20221120/2948c18674384646be95ff881a8f8996.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NoZW5fZFNpcg_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]: /images/20221120/95f129600c734ae394af3beab70d0910.png