史上超详细的Tinker热修复原理

作者: 凌烟醉卧 | 来源:发表于2019-09-25 19:26 被阅读0次

    tinker热修复是基于类的
    1)Tinker是一个java技术
    2)使用java技术实现不会遇到兼容性问题,因为java完全是跨平台的

    因为Tinker是一个java技术,通过dex插队的方式来进行热修复的,所以必须要对安卓系统加载类有所了解。
    相关的几个类在系统源码中的位置:

    \libcore\dalvik\src\main\java\dalvik\system
    

    Android系统的类加载器是PathClassLoader,它继承自BaseDexClassLoader,BaseDexClassLoader继承自ClassLoader,


    我们要使用Android系统的加载类,使用的是PathClassLoader

    PathClassLoader pathClassLoader = (PathClassLoader) getClassLoader();
    pathClassLoader.loadClass("全类名");
    

    点进loadClass可以看到,pathClassLoader调用的是ClassLoader的loadClass,PathClassLoader没有重写loadClass这个方法。

    然后点击loadClass这个方法,进入到了ClassLoader类中:

     protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
            throws ClassNotFoundException
        {
                // First, check if the class has already been loaded
                Class<?> c = findLoadedClass(name);
                if (c == null) {
                    try {
                        if (parent != null) {
                            c = parent.loadClass(name, false);
                        } else {
                            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.
                        c = findClass(name);
                    }
                }
                return c;
        }
    

    主要看父类不存在的情况下:

    if (c == null) { 
        c = findClass(name);
    }
    

    此时会调用ClassLoader本类的findClass方法:

     protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
       throw new ClassNotFoundException(name);
    }
    

    ClassLoader本类的findClass方法抛出了一个异常,抛异常不会真的会抛,意味着子类会去重写。
    BaseDexClassLoader会去重写这个方法,那它重写的作用是:寻找类,返回这个类。
    在这个重写方法中将查找类的工作交给了pathList

        @Override
        protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
            List<Throwable> suppressedExceptions = new ArrayList<Throwable>();
            Class c = pathList.findClass(name, suppressedExceptions);
            if (c == null) {
                ClassNotFoundException cnfe = new ClassNotFoundException("Didn't find class \"" + name + "\" on path: " + pathList);
                for (Throwable t : suppressedExceptions) {
                    cnfe.addSuppressed(t);
                }
                throw cnfe;
            }
            return c;
        }
    

    这个pathList是DexPathList

    private final DexPathList pathList;
    

    查看DexPathList中的findClass方法,可以看到做了循环操作,有个Element对象,这个Element就是加载到内存后的对象,然后通过得到DexFile去加载一个类,使用的loadClassBinaryName(其实就是loadClass)来得到dex中的类。

    方法中的这个Element就是dex被加载到内存中的一个对象,就好比解析json数据放到了JavaBean中,dex解析后放到了Element中,

    public Class findClass(String name, List<Throwable> suppressed) {
            for (Element element : dexElements) {
                DexFile dex = element.dexFile;
    
                if (dex != null) {
                    Class clazz = dex.loadClassBinaryName(name, definingContext, suppressed);
                    if (clazz != null) {
                        return clazz;
                    }
                }
            }
            if (dexElementsSuppressedExceptions != null) {
                suppressed.addAll(Arrays.asList(dexElementsSuppressedExceptions));
            }
            return null;
    }
    

    其中下面这句很关键,如果clazz不为空,则直接返回,不会再去遍历后面的类

    if (clazz != null) {
       return clazz;
    }
    

    可以查看Element这个对象的属性

            private final File dir;
            private final boolean isDirectory;
            private final File zip;
            private final DexFile dexFile;
    
            private ZipFile zipFile;
            private boolean initialized;
    

    那我们实不是要自己组装Element呢,这个是不需要的,下面是DexPathList中的一个重要方法,可以看到系统帮我们做了组装的工作。

    private static Element[] makePathElements(List<File> files, File optimizedDirectory,
                                                  List<IOException> suppressedExceptions) {
            List<Element> elements = new ArrayList<>();
            /*
             * Open all files and load the (direct or contained) dex files
             * up front.
             */
            for (File file : files) {
                File zip = null;
                File dir = new File("");
                DexFile dex = null;
                String path = file.getPath();
                String name = file.getName();
    
                if (path.contains(zipSeparator)) {
                    String split[] = path.split(zipSeparator, 2);
                    zip = new File(split[0]);
                    dir = new File(split[1]);
                } else if (file.isDirectory()) {
                    // We support directories for looking up resources and native libraries.
                    // Looking up resources in directories is useful for running libcore tests.
                    elements.add(new Element(file, true, null, null));
                } else if (file.isFile()) {
                    if (name.endsWith(DEX_SUFFIX)) {
                        // Raw dex file (not inside a zip/jar).
                        try {
                            dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory);
                        } catch (IOException ex) {
                            System.logE("Unable to load dex file: " + file, ex);
                        }
                    } else {
                        zip = file;
    
                        try {
                            dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory);
                        } catch (IOException suppressed) {
    
                            suppressedExceptions.add(suppressed);
                        }
                    }
                } else {
                    System.logW("ClassLoader referenced unknown path: " + file);
                }
    
                if ((zip != null) || (dex != null)) {
                    elements.add(new Element(dir, false, zip, dex));
                }
            }
    
            return elements.toArray(new Element[elements.size()]);
        }
    

    所以我们自己得到Element就可以了,那如何得到呢?
    需要先将对象还原,得到对象成员变量,再得到对象的成员变量中的数组 通过反射调用。

    那我们可以得出结论:
    1)dexpathlist是在BaseDexCalssLoader中作为引用的,而PathDexClassLoader是持有了dexpathlist的引用。
    2) dex加到element中,是不需要我们去解析,实例化BaseClassLoader就帮我们做好相关的工作了。
    3)实例化DexPathList调用了makePathElements,makePathElements这个方法里面做了组装dex文件的工作:先将一个dex文件装载为 一个DexFile,然后将DexFile装载为一个Element,返回给this.dexElements,this.dexElements是在DexPathList这个对象手中。

    如何得到Element数组?
    只有得到对象成员变量,才能将对象还原,才能获得Element数组,然后可以反射调用。

    PathClassLoader是BaseDexClassLoader的子类,PathClassLoader持有了DexPathList的引用。

    复制Element
    创建一个新的数组,把从网络下载的dex通过转为element,放在新的数组的前面,系统的dex放在后面。

    通过看源码得知:
    dex文件到element,实例化BaseClassLoader就可以,直接上代码:

    public void loadDex(Context context) {
            if (context == null) {
                return;
            }
            File filesDir = context.getDir("odex", Context.MODE_PRIVATE);
            File[] listFiles = filesDir.listFiles();
            for (File file : listFiles) {
                if (file.getName().endsWith(".dex")) {
                    loaded.add(file);
                }
            }
    
            //修复
            String optimizeDir = filesDir.getAbsolutePath() + File.separator + "opt_dex";
            File fopt = new File(optimizeDir);
            if (!fopt.exists()) {
                fopt.mkdirs();
            }
            for (File dex : loaded) {
                DexClassLoader dexClassloader = new DexClassLoader(dex.getAbsolutePath(), optimizeDir,
                        null, context.getClassLoader());
                //BaseClassLoader  ----dexPathList   ---->dexElements;
                try {
                    Class myDexClazzLoader = Class.forName("dalvik.system.BaseDexClassLoader");
                    Field myPathListFiled = myDexClazzLoader.getDeclaredField("pathList");
                    myPathListFiled.setAccessible(true);
                    //dexPathList
                    Object myPathListObject = myPathListFiled.get(dexClassloader);
    
                    Class myPathClazz = myPathListObject.getClass();
                    Field myElementsField = myPathClazz.getDeclaredField("dexElements");//dexElements
    
                    myElementsField.setAccessible(true);
                    Object myElements = myElementsField.get(myPathListObject);// Element[]   dexElements
    
                    Class elemnt = systemElements.getClass().getComponentType();
                    int systemLength = Array.getLength(systemElements);
                    int myLength = Array.getLength(myElements);
                    // 生成一个新的数组,类型为Element类型
                    Object newElementArray = Array.newInstance(elemnt, systemLength + myLength);
    
                    for (int i = 0; i < myLength + systemLength; i++) {
                        if (i < myLength) {
                            //先插入修复包的dex
                            Array.set(newElementArray, i, Array.get(myElements, i));
                        } else {
                            //系统的
                            Array.set(newElementArray, i, Array.get(systemElements, i - myLength));
                        }
                    }
    
                    Field elementsField = pathListObject.getClass().getDeclaredField("dexElements");
                    elementsField.setAccessible(true);
    
                    elementsField.set(pathListObject, newElementArray);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
    
            }
    }
    

    最后说一下PathClassLoader和DexClassLoader的区别:
    pathclassloader 加载的是apk中的类 /data/app/包名/apk 。
    dexclassloader 可以加载任意路径 dex apk 中的类。
    二者都继承自BaseClassLoader,BaseClassLoader继承自ClassLoader

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