Android 手動實現熱更新

前言

在上篇Android ClassLoader淺析中我們分析了安卓ClassLoader和熱更新的原理，這篇我們在上篇熱更新分析的基礎上寫個簡單的demo實踐一下。

概述

我們先回顧下熱更新的原理

PathClassLoader是安卓中默認的類加載器，加載類是通過findClass()方法，而這個方法最終是通過遍歷DexPathList中的Element[]數組加載我們需要的類，那麼要想實現熱更新只需要在出問題的類還沒加載前，把補丁的Element插入到數組前面，這樣加載的時候就會優先加載已經修復的類，從而實現了bug的修復。

原理知道了再來屢一下實現思路。

通過DexClassLoader加載補丁，然後通過反射拿到生成的Element[]數組。
拿到安卓中默認的類加載器PathClassLoader，然後通過反射拿到Element[]數組。
將補丁Element[]和系統的Element[]數組合並（補丁元素放在合併數組前面），並重新賦值給PathClassLoader。

Show Code

在showcode之前我們還有個重要的事情要做就是貼出類加載中相關的源碼，因爲等會反射會用到。DexClassLoader和PathClassLoader只是調用了BaseDexClassLoader構造方法這裏就不貼了。

public class BaseDexClassLoader extends ClassLoader {
    private final DexPathList pathList;
    
    public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory,
            String librarySearchPath, ClassLoader parent, boolean isTrusted) {
        super(parent);
        this.pathList = new DexPathList(this, dexPath, librarySearchPath, null, isTrusted);
    }
    
    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        List<Throwable> suppressedExceptions = new ArrayList<Throwable>();
        Class c = pathList.findClass(name, suppressedExceptions);
        return c;
    }
}

final class DexPathList {
	private Element[] dexElements;
    DexPathList(ClassLoader definingContext, String dexPath,
            String librarySearchPath, File optimizedDirectory, boolean isTrusted) {
        this.dexElements = makeDexElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory,
                                           suppressedExceptions, definingContext, isTrusted);
    }
    
    public Class<?> findClass(String name, List<Throwable> suppressed) {
        for (Element element : dexElements) {
            Class<?> clazz = element.findClass(name, definingContext, suppressed);
            if (clazz != null) {
                return clazz;
            }
        }

        if (dexElementsSuppressedExceptions != null) {
            suppressed.addAll(Arrays.asList(dexElementsSuppressedExceptions));
        }
        return null;
    }
}

好了接下來就是熱更新的核心代碼了

public class HotFixUtil {

    private final String TAG = "zhuliyuan";
    private final String FIELD_DEX_ELEMENTS = "dexElements";
    private final String FIELD_PATH_LIST = "pathList";
    private final String CLASS_NAME = "dalvik.system.BaseDexClassLoader";

    private final String DEX_SUFFIX = ".dex";
    private final String JAR_SUFFIX = ".jar";
    private final String APK_SUFFIX = ".apk";
    private final String SOURCE_DIR = "patch";
    private final String OPTIMIZE_DIR = "odex";

    public void startFix() throws IllegalAccessException, NoSuchFieldException, ClassNotFoundException {
        // 默認補丁目錄  /storage/emulated/0/Android/data/rocketly.hotfixdemo/files/patch
        File sourceFile = MyApplication.getContext().getExternalFilesDir(SOURCE_DIR);
        if (!sourceFile.exists()) {
            Log.i(TAG, "補丁目錄不存在");
            return;
        }
        // 默認 dex優化存放目錄  /data/data/rocketly.hotfixdemo/app_odex
        File optFile = MyApplication.getContext().getDir(OPTIMIZE_DIR, Context.MODE_PRIVATE);
        if (!optFile.exists()) {
            optFile.mkdir();
        }
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        File[] listFiles = sourceFile.listFiles();
        for (int i = 0; i < listFiles.length; i++) {//遍歷查找文件中patch開頭, .dex .jar .apk結尾的文件
            File file = listFiles[i];
            if (file.getName().startsWith("patch") && file.getName().endsWith(DEX_SUFFIX)//這裏我默認的補丁文件名是patch
                    || file.getName().endsWith(JAR_SUFFIX)
                    || file.getName().endsWith(APK_SUFFIX)) {
                if (i != 0) {
                    sb.append(File.pathSeparator);//多個dex路徑 添加默認分隔符 :
                }
                sb.append(file.getAbsolutePath());
            }
        }
        String dexPath = sb.toString();
        String optPath = optFile.getAbsolutePath();

        ClassLoader pathClassLoader = MyApplication.getContext().getClassLoader();//拿到系統默認的PathClassLoader加載器
        DexClassLoader dexClassLoader = new DexClassLoader(dexPath, optPath, null, MyApplication.getContext().getClassLoader());//加載我們自己的補丁dex
        Object pathElements = getElements(pathClassLoader);//獲取PathClassLoader Element[]
        Object dexElements = getElements(dexClassLoader);//獲取DexClassLoader Element[]
        Object combineArray = combineArray(pathElements, dexElements);//合併數組
        setDexElements(pathClassLoader, combineArray);//將合併後Element[]數組設置回PathClassLoader pathList變量
    }

    /**
     * 獲取Element[]數組
     */
    private Object getElements(ClassLoader classLoader) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
        Class<?> BaseDexClassLoaderClazz = Class.forName(CLASS_NAME);//拿到BaseDexClassLoader Class
        Field pathListField = BaseDexClassLoaderClazz.getDeclaredField(FIELD_PATH_LIST);//拿到pathList字段
        pathListField.setAccessible(true);
        Object DexPathList = pathListField.get(classLoader);//拿到DexPathList對象
        Field dexElementsField = DexPathList.getClass().getDeclaredField(FIELD_DEX_ELEMENTS);//拿到dexElements字段
        dexElementsField.setAccessible(true);
        return dexElementsField.get(DexPathList);//拿到Element[]數組
    }

    /**
     * 合併Element[]數組 將補丁的放在前面
     */
    private Object combineArray(Object pathElements, Object dexElements) {
        Class<?> componentType = pathElements.getClass().getComponentType();
        int i = Array.getLength(pathElements);
        int j = Array.getLength(dexElements);
        int k = i + j;
        Object result = Array.newInstance(componentType, k);// 創建一個類型爲componentType，長度爲k的新數組
        System.arraycopy(dexElements, 0, result, 0, j);
        System.arraycopy(pathElements, 0, result, j, i);
        return result;
    }

    /**
     * 將Element[]數組 設置回PathClassLoader
     */
    private void setDexElements(ClassLoader classLoader, Object value) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
        Class<?> BaseDexClassLoaderClazz = Class.forName(CLASS_NAME);
        Field pathListField = BaseDexClassLoaderClazz.getDeclaredField(FIELD_PATH_LIST);
        pathListField.setAccessible(true);
        Object dexPathList = pathListField.get(classLoader);
        Field dexElementsField = dexPathList.getClass().getDeclaredField(FIELD_DEX_ELEMENTS);
        dexElementsField.setAccessible(true);
        dexElementsField.set(dexPathList, value);
    }
}

主要就是通過反射獲取字段然後數組合併在設置回去，我基本都貼上了註釋比較容易看懂就不過多說明了。

不過有兩點需要注意

我默認是加載名稱爲patch的文件
因爲有文件讀寫這裏別忘了加上讀寫權限並且授予權限，我之前在target27上測試的，搞了好久才發現權限沒打開。建議target低於23測試，不然demo中沒做權限申請得手動授予。

    <uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE" />
    <uses-permission android:name="android.permission.READ_EXTERNAL_STORAGE" />

這裏貼上demo地址HotFixDemo

測試

加載補丁

demo中是在MainActivity中有兩個按鈕，點擊加載補丁按鈕默認加載/storage/emulated/0/Android/data/rocketly.hotfixdemo/files/patch目錄下的補丁，然後測試按鈕是調用Function的test()方法默認會拋出一個運行時異常。

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        findViewById(R.id.loadPatch).setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                try {
                    new HotFixUtil().startFix();//加載補丁
                } catch (IllegalAccessException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (NoSuchFieldException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        findViewById(R.id.test).setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                new Function().test();//測試
            }
        });

    }
}

public class Function {

    public void test() {
        throw new RuntimeException();
        //        Toast.makeText(MyApplication.getContext(),"補丁加載成功",Toast.LENGTH_LONG).show();
    }
}

那麼我們先將這個有bug的apk安裝到手機這個時候點擊測試是會崩潰的。

生成class文件

將Function的test()方法異常代碼註釋了打開Toast代碼註釋，點擊AS的Rebuild Project

然後在app的build/intermediates/classes/debug/rocketly/hotfixdemo/ 目錄下可以找到編譯好的Function.class文件

生成Dex文件

接下來將Function.class文件連帶包目錄複製到一個自己指定的目錄，我這裏複製到桌面dex文件夾下

然後通過dx指令生成dex文件

dx指令的使用跟java指令的使用條件一樣，有2種選擇：

配置環境變量（添加到classpath），然後命令行窗口（終端）可以在任意位置使用。
不配環境變量，直接在build-tools/安卓版本目錄下使用命令行窗口（終端）使用。

由於這個指令不常使用所以我直接切換到目錄下運行命令爲：

dx --dex --output=輸出的dex文件完整路徑 (空格) 要打包的完整class文件所在目錄

把Dex文件推到SD卡上

在通過adb命令adb push <local> <remote>將dex文件推到手機指定目錄，我demo中是推到/storage/emulated/0/Android/data/rocketly.hotfixdemo/files/patch目錄下。

重啓app，點擊測試可以發現還是崩潰，然後再次啓動app點擊加載補丁再點擊測試彈出補丁加載成功的toast代表補丁加載成功，這裏就大功告成了。

Android 手動實現熱更新

前言

概述

Show Code

測試

加載補丁

生成class文件

生成Dex文件

把Dex文件推到SD卡上

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