Android 热修复_类替换

作者: 一个追寻者的故事 | 来源:发表于2020-05-10 10:30 被阅读0次

Android 热修复_类替换
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Android热修复:Qfix方案的gradle实践
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有关于热修复插件化
Android热修复
热修复技术概要

设备：MI 5
Android 版本：8.0.0

从上一篇关于 ClassLoader 的介绍，可知修复类的一种手段就是：通过修改 DexPathList 中 dexElements 的值，让ClassLoader在加载类的时候使用我们最新的类，从而达到类替换的效果，完成类的修复。

实践

创建一个新的 Android 工程，应用只有一个输出 hello world 的 Activity MainActivity

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        Utils.test();
    }
}

在 MainActivity 的 onCreate 方法中调用一个工具类方法 Utils#test

public class Utils {
    public static void test(){
        throw new IllegalArgumentException("参数异常");
    }
}

没错，运行程序会崩溃：

2020-05-10 09:22:29.316 18619-18619/? D/AndroidRuntime: Shutting down VM
    
    
    --------- beginning of crash
2020-05-10 09:22:29.319 18619-18619/? E/AndroidRuntime: FATAL EXCEPTION: main
    Process: com.jxf.androidhotfix, PID: 18619
    java.lang.RuntimeException: Unable to start activity ComponentInfo{com.jxf.androidhotfix/com.jxf.androidhotfix.MainActivity}: java.lang.IllegalArgumentException: 参数异常
        at android.app.ActivityThread.performLaunchActivity(ActivityThread.java:2856)
        at android.app.ActivityThread.handleLaunchActivity(ActivityThread.java:2931)
        at android.app.ActivityThread.-wrap11(Unknown Source:0)
        at android.app.ActivityThread$H.handleMessage(ActivityThread.java:1620)
        at android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:105)
        at android.os.Looper.loop(Looper.java:173)
        at android.app.ActivityThread.main(ActivityThread.java:6698)
        at java.lang.reflect.Method.invoke(Native Method)
        at com.android.internal.os.Zygote$MethodAndArgsCaller.run(Zygote.java:240)
        at com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:782)
     Caused by: java.lang.IllegalArgumentException: 参数异常
        at com.jxf.androidhotfix.Utils.test(Utils.java:16)
        at com.jxf.androidhotfix.MainActivity.onCreate(MainActivity.java:16)
        at android.app.Activity.performCreate(Activity.java:7040)
        at android.app.Instrumentation.callActivityOnCreate(Instrumentation.java:1214)
        at android.app.ActivityThread.performLaunchActivity(ActivityThread.java:2809)
        at android.app.ActivityThread.handleLaunchActivity(ActivityThread.java:2931) 
        at android.app.ActivityThread.-wrap11(Unknown Source:0) 
        at android.app.ActivityThread$H.handleMessage(ActivityThread.java:1620) 
        at android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:105) 
        at android.os.Looper.loop(Looper.java:173) 
        at android.app.ActivityThread.main(ActivityThread.java:6698) 
        at java.lang.reflect.Method.invoke(Native Method) 
        at com.android.internal.os.Zygote$MethodAndArgsCaller.run(Zygote.java:240) 
        at com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:782)

接下来，我们实践通过热修复修复出现的崩溃。

程序崩溃的原因在于 Utils#test 方法抛出了异常，而上层调用者没有捕获处理，从而导致程序崩溃。我们修复崩溃的策略：修改Utils 类，把抛出异常的代码删除即可修复崩溃。

修改后的Utils类：

public class Utils {
    private static String TAG = "Utils";
    public static void test(){
        Log.e(TAG, "修复完成");
    }
}

单独编译 Utils 类（或者编译整个项目），找到编译以后的 Utils.class ，根据不同IDE的不同，路径可能不一样，我的在：app/build/intermediates/javac/debug/classes/com/jxf/androidhotfix/Utils.class

然后使用 dx 工具把 Utils.class 打包，目录切换到：app/build/intermediates/javac/debug/classes，执行 /Users/jxf/workspace/Android/sdk/build-tools/26.0.3/dx --dex --output=patch.jar com/jxf/androidhotfix/Utils.class 在当前目录下会生成一个 patch.jar 文件，这就是我们为了热修复打出的patch包。

有了 patch 包，接下来就是让 ClassLoader 在加载 Utils 类的时候，能够抢先一步加载 patch 包中的 Utils 类，这样程序的崩溃就能修复。

一、编写反射工具类 ReflectUtils

public class ReflectUtils {
    public static Field findField(Object obj, String name) throws NoSuchFieldException {
        Class cls = obj.getClass();
        while (cls != Object.class){
            try {
                Field field = cls.getDeclaredField(name);
                if (field != null){
                    field.setAccessible(true);
                    return field;
                }
            } catch (NoSuchFieldException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            cls = cls.getSuperclass();
        }
        throw new NoSuchFieldException(obj.getClass().getSimpleName() + " not find " + name);
    }

    public static Method findMethod(Object obj, String name, Class<?>... parameterTypes) throws NoSuchMethodException {
        Class cls = obj.getClass();
        while (cls != Object.class){
            try {
                Method method = cls.getDeclaredMethod(name, parameterTypes);
                if (method != null){
                    method.setAccessible(true);
                    return method;
                }
            } catch (NoSuchMethodException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            cls = cls.getSuperclass();
        }
        throw new NoSuchMethodException(obj.getClass().getSimpleName() + " not find " + name);
    }
}

getDeclaredField 和 getDeclaredMethod 会寻找当前类定义 field 和 method，不论是 public 还是 private 的，但无法获取在父类中定义的 field 和 method。 getField 和 getMethod 会获取共有的 field 和 method，包括自己定义的，还有父类定义的。

二、编写热修复的功能类 Hotfix

核心功能注释：
     * 1、获取到当前应用的PathClassloader;
     * 2、反射获取到DexPathList属性对象pathList;
     * 3、反射修改pathList的dexElements
     *     3.1、把补丁包patch.dex转化为Element[]  (patch)
     *     3.2、获得pathList的dexElements属性（old）
     *     3.3、patch+old合并，并反射赋值给pathList的dexElements

/**
 * 基于Android8.0   SDK26
 */
public class Hotfix {

    public static void installPatch(Application application, File patch){
        if (!patch.exists()){
            return;
        }
        //获取当前应用的PathClassLoader
        ClassLoader classLoader = application.getClassLoader();

        try {
            //反射获取到DexPathList属性对象pathList;
            Field field = ReflectUtils.findField(classLoader, "pathList");
            Object pathList = field.get(classLoader);


            //3.1、把补丁包patch.dex转化为Element[]  (patch)
            Method method = ReflectUtils.findMethod(pathList, "makeDexElements", List.class, File.class, List.class, ClassLoader.class);
            //构建第一个参数
            List patchs = new ArrayList();
            patchs.add(patch);
            //构建第三个参数
            ArrayList<IOException> suppressedExceptions = new ArrayList<IOException>();
            //执行
            Object[] patchElements = (Object[]) method.invoke(null, patchs, null, suppressedExceptions, classLoader);


            //3.2获得pathList的dexElements属性（old）
            Field dexElementsField = ReflectUtils.findField(pathList, "dexElements");
            Object[] dexElements = (Object[]) dexElementsField.get(pathList);

            //3.3、patch+old合并，并反射赋值给pathList的dexElements
            Object[] newElements = (Object[]) Array.newInstance(patchElements.getClass().getComponentType(), patchElements.length + dexElements.length);
            System.arraycopy(patchElements, 0, newElements,0, patchElements.length);
            System.arraycopy(dexElements,0,newElements,patchElements.length, dexElements.length);
            dexElementsField.set(pathList, newElements);


        } catch (NoSuchFieldException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

如何把patch补丁包转换成 DexPathList 中 Element[] , 我们可以参照 DexPathList中的实现：

 // save dexPath for BaseDexClassLoader
this.dexElements = makeDexElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory,
                                           suppressedExceptions, definingContext);

三、在程序创建时，安装补丁包

public class MyApplication extends Application {
    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        Hotfix.installPatch(this, new File("/sdcard/patch.jar"));
    }
}

注意我们把补丁包放在了 /sdcard/patch.jar，真实项目里肯定是放在自己的私有目录；此功能需要文件权限，记得加上并且同意。

此时，重新打开App，页面加载出来了，崩溃修复。

运行结果

控制台输出：

2020-05-10 10:21:54.632 20432-20432/? E/Utils: 修复完成

总结：本篇用到的知识点：反射和 Android ClassLoader。有些人说这很简单嘛，其实厉害的不是反射，而是上帝，反射只是工具，就看你能不能成为上帝。如果没有对于 framwork层很熟悉，是很难有各种各样的奇思妙想的，就像之前的一篇文章一样，启动一个没有在 Manifest 中注册过的 Activity，也是用到了反射，但是如果没有对 framework 层很熟悉，又怎么可能顺手的使用上帝的武器呢。路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。

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