Android热修复实现原理以及方法

现在主要由两大方法
1.阿里AndFix,主要是采用Ndk实现对方法指针的替换
2.腾讯Tinker
现在主要说的是tinker的实现方法:
一. 首先介绍下两个概念:
public class PathClassLoader extends BaseDexClassLoader {
用来加载已安装应用程序的dex

public class DexClassLoader extends BaseDexClassLoader {
可以加载指定的某个dex文件。(限制:必须要在应用程序的目录下面,所以下载下来需要复制到本目录里)

二. 很明显我们需要使用DexClassLoader来实现需求

public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory,
            String libraryPath, ClassLoader parent) {
        super(parent);
        this.originalPath = dexPath;
        this.pathList = new DexPathList(this, dexPath, libraryPath, optimizedDirectory);
    }

上面创建了一个DexPathList

    public DexPathList(ClassLoader definingContext, String dexPath,
            String libraryPath, File optimizedDirectory) {
        ……
        this.dexElements = makeDexElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory);
    }

    private static Element[] makeDexElements(ArrayList<File> files,
            File optimizedDirectory) {
        ArrayList<Element> elements = new ArrayList<Element>();
        for (File file : files) {
            ZipFile zip = null;
            DexFile dex = null;
            String name = file.getName();
            if (name.endsWith(DEX_SUFFIX)) {
                dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory);
            } else if (name.endsWith(APK_SUFFIX) || name.endsWith(JAR_SUFFIX)
                    || name.endsWith(ZIP_SUFFIX)) {
                zip = new ZipFile(file);
            }
            ……
            if ((zip != null) || (dex != null)) {
                elements.add(new Element(file, zip, dex));
            }
        }
        return elements.toArray(new Element[elements.size()]);
    }

    private static DexFile loadDexFile(File file, File optimizedDirectory)
            throws IOException {
        if (optimizedDirectory == null) {
            return new DexFile(file);
        } else {
            String optimizedPath = optimizedPathFor(file, optimizedDirectory);
            return DexFile.loadDex(file.getPath(), optimizedPath, 0);
        }
    }

    /**
     * Converts a dex/jar file path and an output directory to an
     * output file path for an associated optimized dex file.
     */
    private static String optimizedPathFor(File path,
            File optimizedDirectory) {
        String fileName = path.getName();
        if (!fileName.endsWith(DEX_SUFFIX)) {
            int lastDot = fileName.lastIndexOf(".");
            if (lastDot < 0) {
                fileName += DEX_SUFFIX;
            } else {
                StringBuilder sb = new StringBuilder(lastDot + 4);
                sb.append(fileName, 0, lastDot);
                sb.append(DEX_SUFFIX);
                fileName = sb.toString();
            }
        }
        File result = new File(optimizedDirectory, fileName);
        return result.getPath();
    }
optimizedDirectory是用来缓存我们需要加载的dex文件的,并创建一个DexFile对象,如果它为null,那么会直接使用dex文件原有的路径来创建DexFile
对象。

加载类的过程:
ClassLoader通过loadClass来加载需要的类

 public Class<?> loadClass(String className) throws ClassNotFoundException {
        return loadClass(className, false);
    }

    protected Class<?> loadClass(String className, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
        Class<?> clazz = findLoadedClass(className);
        if (clazz == null) {
            ClassNotFoundException suppressed = null;
            try {
                clazz = parent.loadClass(className, false);
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                suppressed = e;
            }

            if (clazz == null) {
                try {
                    clazz = findClass(className);
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    e.addSuppressed(suppressed);
                    throw e;
                }
            }
        }
        return clazz;
    }

最后还是调用的DexPathList的findClass

    public Class findClass(String name) {
        for (Element element : dexElements) {
            DexFile dex = element.dexFile;
            if (dex != null) {
                Class clazz = dex.loadClassBinaryName(name, definingContext);
                if (clazz != null) {
                    return clazz;
                }
            }
        }
        return null;
    }

从上面代码看出如果element里面找到了class,for循环就会退出
所以我们只要修改dexElements这个集合就行了,把我们创建的dexElements跟原始的dexElements合并。
dexA:原app的dex文件
dexB:补丁dex文件,可以是多个
1.先把下载下来的dex文件用file形式保存到一个集合中

        //遍历所有的修复的dex
        File fileDir = context.getDir(MyConstants.DEX_DIR,Context.MODE_PRIVATE);
        File[] listFiles = fileDir.listFiles();
        for(File file:listFiles){
            if(file.getName().startsWith("classes")&&file.getName().endsWith(".dex")){
                loadedDex.add(file);//存入集合
            }
        }

2.使用反射获取dexA,dexB的classLoader,dexA的classLoader使用PathClassLoader获取,dexB的classLoader由dexClassLoader获取

            PathClassLoader pathLoader = (PathClassLoader) appContext.getClassLoader();

            for (File dex : loadedDex) {
                //2.加载指定的修复的dex文件。
                DexClassLoader classLoader = new DexClassLoader(
                        dex.getAbsolutePath(),//String dexPath,
                        fopt.getAbsolutePath(),//String optimizedDirectory,
                        null,//String libraryPath,
                        pathLoader//ClassLoader parent
                );
            }   

3.通过classloader获取dexA和dexB的pathList

                Object dexObj = getPathList(classLoader);
                Object pathObj = getPathList(pathLoader);

4.通过pathList获取dexA和dexB的dexElements,并把这两个合并

                Object mDexElementsList = getDexElements(dexObj);
                Object pathDexElementsList = getDexElements(pathObj);
                //合并完成
                Object dexElements = combineArray(mDexElementsList,pathDexElementsList);

5.把合并之后的dexElements赋值给dexA的classLoader的pathList中的dexElements

                Object mDexElementsList = getDexElements(dexObj);
                Object pathDexElementsList = getDexElements(pathObj);
                //合并完成
                Object dexElements = combineArray(mDexElementsList,pathDexElementsList);
                                //重写给PathList里面的lement[] dexElements;赋值
                Object pathList = getPathList(pathLoader);
                setField(pathList,pathList.getClass(),"dexElements",dexElements);

那么具体步骤就已经完成了。

6.怎么才能打出一个dex包?
通过dx.bat这个系统提供的工具就可以

1.找到MyTestClass.class
    com\app\build\intermediates\bin\MyTestClass.class
2.配置dx.bat的环境变量
    Android\sdk\build-tools\23.0.3\dx.bat
3.命令
dx --dex --output=D:\Users\jiang\Desktop\dex\classes2.dex D:\Users\jiang\Desktop\dex
命令解释:
    --output=D:\Users\jiang\Desktop\dex\classes2.dex   指定输出路径
    D:\Users\jiang\Desktop\dex    最后指定去打包哪个目录下面的class字节文件(注意要包括全路径的文件夹,也可以有多个class)

代码地址如下:

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