性能优化——APP 稳定性之热修复原理探索

作者：DevYK
链接：https://juejin.im/post/5cfce989f265da1b6c5f6991

先扔效果图

热修复的背景

• 刚发布的版本出现了严重的 bug ,需要开发者去解决 bug，然后在测试打包重新发布，这会耗费大量的人力，物力，代价比较大。
• 如果当前的 bug 不影响用户使用也不会崩溃，但是了下个版本是大版本，那么两个版本之间间隔时间会很长，这样要等到下个大版本发布在修复 bug , 而之前版本的 bug 还存在，虽说不影响使用，但是是一个潜在的 bug。
• 版本升级率不高，并且需要长时间来完成版本迭代，前版本的 bug 就会一直影响不升级的用户。
• 有一些小但是很重要的功能需要在短时间内完成版本迭代，比如假日活动。

..等等, 这里只是拿几个常见的举例说明。

热修复的效率

热修复框架对比

框架名称	所属公司	是否开源	修复方式
Dexposed	alibaba	开源	实时修复
Andfix	alibaba	开源	实时修复
Hotfix	alibaba	暂未开源	实时修复
Qzone 超级补丁	QQ 空间	暂未开源	冷启动修复
QFix	手 Q 团队	开源	冷启动修复
Robust	美团	开源	实时修复
Nuwa	大众点评	开源	冷启动修复
RocooFix	百度金融	开源	冷启动修复
Aceso	美丽说蘑菇街	开源	实时修复
Amigo	饿了么	开源	冷启动修复
Tinker	微信	开源	冷启动修复
Sophix	alibaba	未开源	实时修复 + 冷启动修复

代码修复（今日主题 - 类加载方式）

底层替换方式

• 在已加载的类中直接替换原有方法，是在原有类的基础上进行修改，无法实现对原有类进行方法和字段的增减，这样会破坏原有类的结构。
• 不稳定。直接修改 JVM 方法实体的具体字段来实现的。Android 是开源的，不同的手机厂商开源对代码进行修改，所以像 Andfix 就会出现在部分机型上的修复失败的现象。

ClassLoader 类加载方式

• APP 重新启动后，让 ClassLoader 去加载新的类。

• class 暂未被加载到系统中，收到推送利用插桩原理让 ClassLoader 优先加载修复好的 dex 。

实现自己的热修复框架

Dex 分包

65536 限制

com.android.dex.DexIndexOverflowException: method ID not in [0, 0xffff]: 65536

当应用程序报 65536 错误的根本原因是，应用的方法数量超过了最大数 65536 个，因为 DVM Bytecode 的限制， DVM 指令集的方法调用指令 invoke-kind 索引为 16 bits, 最多能引用 65535 个方法

LinearAlloc 限制

INSTALL_FAILED_DEXOPT

在安装应用时可能会提示 上面的错误，产生的原因是 LinearAlloc 限制。 DVM 中的 LinearAlloc 是一个固定的缓存区，当方法数超出缓存区的大小时会报错。

解决

为了解决 65536 限制和 LinearAlloc 限制，从而产生了 Dex 分包机制。 Dex 分包方案主要做的时在打包时将应用代码分成多个 Dex，将应用启动时必须用到的类和这些类的直接引用类放到主 Dex 中，其它代码放到次 Dex 中。当应用启动时先加载主 Dex，等到应用启动后再动态地加载次Dex，从而缓解了主 Dex 的 65536 限制和 LinearAlloc 限制

• gradle 配置

  android {
      compileSdkVersion 26
      defaultConfig {
          applicationId "com.ykun.hotfix"
          minSdkVersion 15
          targetSdkVersion 26
          versionCode 1
          versionName "1.0"
          testInstrumentationRunner "android.support.test.runner.AndroidJUnitRunner"
  
          // 开启分包
          multiDexEnabled true
          // 设置分包配置文件
          multiDexKeepFile file('multidex.keep')
      }
      dexOptions {
          javaMaxHeapSize "4g"
          preDexLibraries = false
          additionalParameters = [ // 配置multidex参数
                                   '--multi-dex', // 多dex分包
                                   '--set-max-idx-number=50000', // 每个包内方法数上限
                                   '--main-dex-list=' + '/multidex.keep', // 打包到主classes.dex的文件列表
                                   '--minimal-main-dex'
          ]
      }
  
  }
  
  

• 配置 multidex.keep 将指定的 class 放入 class.dex 中

  格式：

  //参考
  com/ykun/hotfix/BaseActivity.class
  com/ykun/hotfix/BaseApplication.class
  com/ykun/hotfix/MainActivity.class
  
  

• 效果

什么是插桩？

源码：

/**遍历需要找到需要加载的 class */ 
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;
    }

插桩原理：

通过源码得知 findClass 是通过遍历 dexElements 来找到 class, 如果我们反射得到 DexPathList 的私有数组 dexElements，我们外部改变这个数组内部顺序索引，将修复好的 dex 放入 [0] 的位置，那么是不是能够优先使用修复好的 dex 勒？ 很明显，是成立的。下面开始撸代码吧。

代码实现

1. 接收来至服务器发来的补丁包，如果修复包已经存在则删除，copy 到私有目录防止用户不小心删除。

   /**这里模拟已经下载好的 dex 补丁包*/    
   private void downloadPatch() {
           //1 从服务器下载dex文件 比如v1.1修复包文件（classes2.dex）
           File sourceFile = new File(Environment.getExternalStorageDirectory(), "classes2.dex");
           // 目标路径：私有目录
           //getDir("odex", Context.MODE_PRIVATE) data/user/0/包名/app_odex
           File targetFile = new File(getDir("hotfix",
                   Context.MODE_PRIVATE).getAbsolutePath() + File.separator + "classes2.dex");
           if (targetFile.exists()) {
               targetFile.delete();
           }
           try {
               // 复制dex到私有目录
               FileUtils.copyFile(sourceFile, targetFile);
               Toast.makeText(this, "Bug 修复成功!", Toast.LENGTH_SHORT).show();
               FixDexUtils.loadFixedDex(this);
           } catch (IOException e) {
               e.printStackTrace();
           }
       }
   
   

2. 创建修复包的类加载器 DexClassLoader (通过源码得知是继承的 BaseDexClassLoader)

       /**
        * 创建类加载器
        *
        * @param context
        * @param fileDir
        */
       private static void createDexClassLoader(Context context, File fileDir) {
           String optimizedDirectory = fileDir.getAbsolutePath() + File.separator + "opt_dex";
           File fOpt = new File(optimizedDirectory);
           if (!fOpt.exists()) {
               fOpt.mkdirs();
           }
           DexClassLoader classLoader;
           for (File dex : loadedDex) {
               //初始化类加载器
               classLoader = new DexClassLoader(dex.getAbsolutePath(), optimizedDirectory, null,
                       context.getClassLoader());
               //热修复
               hotFix(classLoader, context);
           }
       }
   
   

3. 获取系统的 PathClassLoader

   PathClassLoader pathClassLoader = (PathClassLoader) context.getClassLoader();
   
   

4. 获取修复包的 dexElements

   Object pathList = ReflectUtils.reflect(myClassLoader).field("pathList").get();
   Object myDexElements = ReflectUtils.reflect(pathList).field("dexElements").get();
   
   

5. 获取系统的 dexElements

   Object sysPathList = ReflectUtils.reflect(pathClassLoader).field("pathList").get();
   Object sysDexElements = ReflectUtils.reflect(sysPathList).field("dexElements").get();
   
   

6. 将系统的 dexElements 和 修复包的 dexElements merge 成新的 dexElements

   // 合并，这里利用插桩原理进行合并数组，将修复好的 class2.dex 放入第一位，优先加入就行了
   Object dexElements = ArrayUtils.combineArray(myDexElements, sysDexElements);
   
   

7. 重新赋值给 DexPathList 的 dexElements 属性

   //重新赋值
   ReflectUtils.reflect(sysPathList).field("dexElements", dexElements);
   
   

热修复未来发展

1. 热修复 = “黑科技”？

   • 热修复不同于国内 APP 进程保活这种 “黑科技”，让 app 常驻后台，既耗电又占用内存，浪费很多手机资源。还有 APP 的推送服务，无节操地对用户进行信息轰炸。还有更无节操的全家桶 app。导致 Android手机卡顿不堪，这些所谓的 “黑科技” 都是为了手机厂商的利益而损害用户的体验。

   • 而热修复是能够让开发者和用户双赢的。不仅厂商能快速迭代更新 app，使功能尽快上线，而且热更新过程用户无感知，节省大量更新时间，提高用户体验。更重要的能保证 app 的功能稳定，bug 能及时修复。

2. IOS 封杀了热修复功能，Android 的热修复也会被 pass 掉吗？

   • google 和 apple 公司在中国的 diwei 不一样

   • Android 和 IOS 的开放性不同

3. 热修复未来发展前景是很乐观的。

热修复进阶学习视频链接：https://pan.baidu.com/s/1pXCwbVhxIN873Mk79JJ8BA
提取码：bxwz

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