Android热修复技术——Tinker方案解析

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一

摘要： 传统的app开发模式下，线上出现bug，必须通过发布新版本，用户手动更新后才能修复线上bug。那么是否存在一种方案可以在不发版的前提下修复线上bug？有！而且不只一种。今天首先来看下腾讯的Tinker方案

传统的app开发模式下，线上出现bug，必须通过发布新版本，用户手动更新后才能修复线上bug。随着app的业务越来越复杂，代码量爆发式增长，出现bug的机率也随之上升。如果单纯靠发版修复线上bug，其较长的新版覆盖期无疑会对业务造成巨大的伤害，更不要说大型app开发通常涉及多个团队协作，发版排期必须多方协调。

那么是否存在一种方案可以在不发版的前提下修复线上bug？有！而且不只一种，业界各家大厂都针对这一问题拿出了自家的解决方案，较为著名的有腾讯的Tinker和阿里的Andfix。网上对上述方案有很多介绍性文章，不过大多不全面，中间略过很多细节。笔者在学习的过程中也遇到很多麻烦。所以笔者将通过接下来几篇博客对上述两种方案进行介绍，力求不放过每一个细节。首先来看下Tinker方案。

1. Dex分包机制

大家都知道，我们开发的代码在被编译成class文件后会被打包成一个dex文件。但是dex文件有一个限制，由于方法id是一个short类型，所以导致了一个dex文件最多只能存放65536个方法。随着现今App的开发日益复杂，导致方法数早已超过了这个上限。为了解决这个问题，Google提出了multidex方案，即一个apk文件可以包含多个dex文件。

不过值得注意的是，除了第一个dex文件以外，其他的dex文件都是以资源的形式被加载的，换句话说就是在 Application.onCreate() 方法中被注入到系统的 ClassLoader 中的。这也就为热修复提供了一种可能：将修复后的代码达成补丁包，然后发送到客户端，客户端在启动的时候到指定路径下加载对应dex文件即可。

根据Android虚拟机的类加载机制，同一个类只会被加载一次，所以要让修复后的类替换原有的类就必须让补丁包的类被优先加载。接下来看下Android虚拟机的类加载机制。

2. 类加载机制

Android的类加载机制和jvm加载机制类似，都是通过ClassLoader来完成，只是具体的类不同而已：

Android系统通过 PathClassLoader 来加载系统类和主dex中的类。而 DexClassLoader 则用于加载其他dex文件中的类。上述两个类都是继承自 BaseDexClassLoader ，具体的加载方法是 findClass :

public class BaseDexClassLoader extends ClassLoader {    
        private final DexPathList pathList;    
     /**
     * Constructs an instance.
     *
     * @param dexPath the list of jar/apk files containing classes and
     * resources, delimited by {@code File.pathSeparator}, which
     * defaults to {@code ":"} on Android
     * @param optimizedDirectory directory where optimized dex files
     * should be written; may be {@code null}
     * @param libraryPath the list of directories containing native
     * libraries, delimited by {@code File.pathSeparator}; may be
     * {@code null}
     * @param parent the parent class loader
     */
    public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory,
            String libraryPath, ClassLoader parent) {        
         super(parent);        
         this.pathList = new DexPathList(this, dexPath, libraryPath, optimizedDirectory);
    }   
          
    @Override
    protected Class> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        List suppressedExceptions = new ArrayList();
        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;
    }
}

从代码中可以看到加载类的工作转移到了 pathList 中， pathList 是一个 DexPathList 类型，从变量名和类型名就可以看出这是一个维护Dex的容器：

/*package*/ final class DexPathList {    
    private static final String DEX_SUFFIX = ".dex";    
    private static final String JAR_SUFFIX = ".jar";    
    private static final String ZIP_SUFFIX = ".zip";    
    private static final String APK_SUFFIX = ".apk";    
    /** class definition context */
    private final




    
 ClassLoader definingContext;    
    /**
     * List of dex/resource (class path) elements.
     * Should be called pathElements, but the Facebook app uses reflection
     * to modify 'dexElements' (http://b/7726934).
     */
    private final Element[] dexElements;    
    /**
     * Finds the named class in one of the dex files pointed at by
     * this instance. This will find the one in the earliest listed
     * path element. If the class is found but has not yet been
     * defined, then this method will define it in the defining
     * context that this instance was constructed with.
     *
     * @param name of class to find
     * @param suppressed exceptions encountered whilst finding the class
     * @return the named class or {@code null} if the class is not
     * found in any of the dex files
     */
    public Class findClass(String name, List 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;
    }
}

DexPathList 的 findClass 也很简单， dexElements 是维护dex文件的数组，每一个item对应一个dex文件。 DexPathList 遍历 dexElements ，从每一个dex文件中查找目标类，在找到后即返回并停止遍历。所以要想达到热修复的目的就必须让补丁dex在 dexElements 中的位置先于原有dex：

这就是Tinker方案的基本思路，接下来的博文笔者将以一个实际的例子详述Tinker热修复的过程

二

摘要： Android热修复Tinker方案实战篇。本篇博客我们将介绍1）如何打包补丁包； 2）如何将通过ClassLoader加载补丁包；3）如何将补丁包的dex插入到`dexElements`的前面

接下来我会用一个真实的demo来介绍如何实现热修复。具体的内容包括：

• 如何打包补丁包

• 如何将通过ClassLoader加载补丁包

1. 创建Demo

demo很简单，创建一个只有一个Activity的demo：

package com.biyan.demo
public class MainActivity extends Activity {    
    private Calculator mCal;    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {        
    super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        mCal = new Calculator();
    }
    
    public void click(View view) {        
        Toast.makeText(this, String.valueOf(mCal.calculate()),Toast.LENGTH_SHORT).show();
    }
}

Public class Caculoator {    
    public float calculate() {        
        return 1 / 0;
    }
}

demo的代码很简单，运行会出什么bug也很清楚了，在此就不演示了。

2.创建补丁包

首先修复Calculator的bug。

package com.biyan.demo
Public class Caculoator {    
    public float calculate() {        
        return 1 / 1;
    }
}

重新编译项目，在build目录下找到Calculator.class文件,将其拷出来，准备打包。放置在于Calculator包名相同的路径下。

将其打成jar包：

jar -cvf patch.jar com

然后再将对应的jar包打成dex包：

dx --dex --output=patch_dex.jar patch.jar

dx是讲jar包打成dex包的工具，安装在path-android-sdk/build-tools/version(如24.0.0)/dx。

patch_dex.jar就是补丁包，接下来将其安装在sdCard中，接下来应用从sdCard上加载该补丁包。

3. 加载补丁

根据上一篇博客的介绍，加载补丁的思路如下：

• 在Application的onCreate()方法中获取应用本身的 BaseDexClassLoader ,然后通过反射得到对应的dexElements

• 创建一个新的DexClassLoader实例，然后加载sdCard上的补丁包，然后通过同样的方法得到对应的dexElements

• 将两个dexElements合并，然后再利用反射将合并后的dexElements赋值给应用本身的 BaseDexClassLoader

接下来看下具体代码：

package com.hotpatch.demo;
import android.app.Application;
import