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动手实现Android热修复

Android中实现代码热修复有好几种方法,本文将采用Tinker的修复原理,实现代码,资源,so等热修复。

一、代码修复

1. 原理

原理是比较简单的,本质就是App在运行时,会有个dex数组,当要用到的class不存在时,就顺序从dex数组中寻找,只要找到就停止,因此可以把修复好的dex插入到这个dex数组最前面,那么找的时候就会找到修复好dex中的class,而不再是旧的有问题的class。

2. 动手写代码

public class App extends Application {

    private static final String TAG = "App";

    @Override
    protected void attachBaseContext(Context base) {
        super.attachBaseContext(base);
        try {
            ClassLoader classLoader = getClassLoader();
            Log.i(TAG, "classLoader:" + classLoader);
            Field pathListField = classLoader.getClass().getSuperclass().getDeclaredField("pathList");
            pathListField.setAccessible(true);
            Object pathList = pathListField.get(classLoader);
            Field dexElementsField = pathList.getClass().getDeclaredField("dexElements");
            dexElementsField.setAccessible(true);
            Object[] dexElements = (Object[]) dexElementsField.get(pathList);

            Log.i(TAG, "把补丁复制到私有目录(省略)");
            File patchFile = getDir("patch", Context.MODE_PRIVATE);
            if (!patchFile.isDirectory()) {
                patchFile.mkdirs();
            }
            Log.i(TAG, patchFile.getAbsolutePath());
            // 加载补丁
            DexClassLoader dexClassLoader = new DexClassLoader(
                    new File(patchFile, "patch.dex").getAbsolutePath(),
                    "/sdcard/odex/", null, getClassLoader());
            Object[] patchDexElements = hookDexElements(dexClassLoader);

            // 合并
            Object[] newDexElements = (Object[]) Array.newInstance(dexElements[0].getClass(), dexElements.length + patchDexElements.length);
            int index = 0;
            for (Object element : patchDexElements) {
                newDexElements[index++] = element;
            }
            for (Object element : dexElements) {
                newDexElements[index++] = element;
            }

            // 设置回去
            dexElementsField.set(pathList, newDexElements);

        } catch (Throwable t) {
            t.printStackTrace();
        }
    }

    private static Object[] hookDexElements(ClassLoader classLoader) {
        try {
            Field pathListField = classLoader.getClass().getSuperclass().getDeclaredField("pathList");
            pathListField.setAccessible(true);
            Object pathList = pathListField.get(classLoader);
            Field dexElementsField = pathList.getClass().getDeclaredField("dexElements");
            dexElementsField.setAccessible(true);
            Object[] dexElements = (Object[]) dexElementsField.get(pathList);
            return dexElements;
        } catch (Throwable t) {
            t.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
}

这里分为几个步骤:

  1. 先通过反射拿到dexElements数组。

  2. 使用dx命令将class打包成补丁dex,如下:

    dx --dex --output=patch.dex ./

    注意要在包的最顶级目录中执行。

  3. 有了补丁dex后,通过网络下载到私有目录下。

  4. 使用DexClassLoader加载补丁dex,同样也拿到对应的dexElements数组。

  5. 两个dexElements数组合并,补丁的在前面,原有的在后面。

  6. 把合并好的新dexElements数组设置回ClassLoader中。

注意这里dex会有缓存,因此这个补丁操作必须尽早执行,如果已经用过某个class后再执行补丁操作,就不会生效了。

二、资源修复

1. 原理

ActivityThread中有个ArrayMap<String, WeakReference>变量mPackages,保存包名和LoadedApk的键值对,一般都是只有一个,我们只需要变量这些键值对,拿到对于的LoadedApk对象,然后修改其中的mResDir字符串的值为新的资源包的路径,后面在创建AssetManager时就会指定为新的资源路径,也就实现了资源的替换。

2. 动手写代码

private void doPatchResources() {
    try {
        File patchResDir = getDir("patch_res", Context.MODE_PRIVATE);
        if (!patchResDir.isDirectory()) {
            patchResDir.mkdirs();
        }
        File patchResFile = new File(patchResDir, "fix.apk");
        if (!patchResFile.isFile()) {
            // 没有补丁资源
            return;
        }
        // printFields();
        // 获取ContextImpl对象
        Field mBaseField = this.getClass().getSuperclass().getSuperclass().getDeclaredField("mBase");
        mBaseField.setAccessible(true);
        Object mBase = mBaseField.get(this);
        Log.i(TAG, "mBase:" + mBase);
        // 获取ActivityThread对象
        Field mMainThreadField = mBase.getClass().getDeclaredField("mMainThread");
        mMainThreadField.setAccessible(true);
        Object mMainThread = mMainThreadField.get(mBase);
        Log.i(TAG, "mMainThread:" + mMainThread);

        // 获取mPackages
        Field mPackagesField = mMainThread.getClass().getDeclaredField("mPackages");
        mPackagesField.setAccessible(true);
        ArrayMap<String, WeakReference<?>> mPackages = (ArrayMap<String, WeakReference<?>>) mPackagesField.get(mMainThread);
        for (String key : mPackages.keySet()) {
            Log.i(TAG, "key:" + key);
            Object value = mPackages.get(key).get();
            Log.i(TAG, "value:" + value);

            Field mResDirField = value.getClass().getDeclaredField("mResDir");
            mResDirField.setAccessible(true);
            String mResDir = (String) mResDirField.get(value);
            Log.i(TAG, "mResDir:" + mResDir);
            // 修改mResDir的值
            String newPath = patchResFile.getAbsolutePath();
            mResDirField.set(value, newPath);
        }
    } catch (Throwable t) {
        t.printStackTrace();
    }
}

这里也是分为几个步骤:

  1. 打包好新的资源包fix.apk,手动放到私有目录下。

  2. 拿到Application对象的ContextImpl对象,再拿到其中的ActivityThread对象,一个进程对应有一个。

  3. 拿到ActivityThread对象中的mPackages,也就是ArrayMap<String, WeakReference>表。

  4. 遍历该表,获取到LoadedApk对象,修改其中的mResDir为fix.apk路径。

  5. 这样后面在创建AssetManager对象时,资源路径就是这个fix.apk的路径,获取到的资源也就是新的。