Android热更新详解_android 热更新 方案

// 检查class是否有被加载 
Class c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
	long t0 = System.nanoTime();
	try {
		if (parent != null) {
            //如果parent不为null，则调用parent的loadClass进行加载 
			c = parent.loadClass(name, false);
        } else {
            //parent为null，则调用BootClassLoader进行加载 
            c = findBootstrapClassOrNull(name);
        }
    } catch (ClassNotFoundException e) {
	
    }

    if (c == null) {
        // 如果都找不到就自己查找
		long t1 = System.nanoTime();
        c = findClass(name);
    }
}
return c;

}

值得注意的是：`c = findBootstrapClassOrNull(name);`按照方法名理解，应该是当parent为null时候，也能够加载BootClassLoader加载的类。但是实际上，Android当中的实现为：（Java不同）

private Class findBootstrapClassOrNull(String name)
{
return null;
}

### 2.4 类加载器的三个机制（约束）


![](https://img-blog.csdnimg.cn/20210920230959344.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0x1Y2FzWHUwMQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)


**双亲委托机制实际上是一种自上而下带缓存的加载**，这种机制也决定它的一些特性：


委托：将类加载交由父类加载器加载，父不行再自己加载。


可见性：子类加载器可见所有的父类加载器加载的类，父类加载器不可见子类加载器加载的类。


单一性：一个类仅加载一次，子类加载器不会再次加载父类加载器加载过的类。


### 2.5 findClass


可以看到在所有父`ClassLoader`无法加载Class时，则会调用自己的findClass方法。findClass在`ClassLoader`中的定义为:

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

其实任何ClassLoader子类，都可以重写loadClass与findClass。一般如果你不想使用双亲委托，则重写loadClass修改其实现。而重写findClass则表示在双亲委托下，父ClassLoader都找不到Class的情况下，定义自己如何去查找一个Class。而我们的PathClassLoader会自己负责加载MainActivity这样的程序中自己编写的类，利用双亲委托父ClassLoader加载Framework中的Activity。说明PathClassLoader并没有重写loadClass，因此我们可以来看看PathClassLoader中的 findClass 是如何实现的。

public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory,String
librarySearchPath, ClassLoader parent) {
super(parent);
this.pathList = new DexPathList(this, dexPath, librarySearchPath,
optimizedDirectory);
}

@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
List suppressedExceptions = new ArrayList();
//查找指定的class
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;
}

实现非常简单，从pathList中查找class。继续查看DexPathList：

public DexPathList(ClassLoader definingContext, String dexPath,
String librarySearchPath, File optimizedDirectory) {
//…
// splitDexPath 实现为返回 List.add(dexPath)
// makeDexElements 会去 List.add(dexPath) 中使用DexFile加载dex文件返回 Element数组
this.dexElements = makeDexElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory,
suppressedExceptions, definingContext);
//…

}

public Class findClass(String name, List suppressed) {
//从element中获得代表Dex的 DexFile
for (Element element : dexElements) {
DexFile dex = element.dexFile;
if (dex != null) {
//查找class
Class clazz = dex.loadClassBinaryName(name, definingContext, suppressed);
if (clazz != null) {
return clazz;
}
}
}
if (dexElementsSuppressedExceptions != null) {
suppressed.addAll(Arrays.asList(dexElementsSuppressedExceptions));
}
return null;
}

可以看到， BaseDexClassLoader 的 findClass() 方法实际上是通过 DexPathList 的 findClass() 方法来获取class的，而这个 DexPathList 对象恰好在之前的 BaseDexClassLoader 构造函数中就已经被创建好了，里面解析了dex文件的路径，并将解析的dex文件都存在this.dexElements里面。DexPathList 类通过构造函数调用了 `makeDexElements()` 得到 `Element` 集


`makeDexElements()`：

//解析dex文件
private static Element[] makeDexElements(ArrayList files, File optimizedDirectory, ArrayList<I
// 1.创建Element集合
ArrayList elements = new ArrayList();
// 2.遍历所有dex文件（也可能是jar、apk或zip文件）
for (File file : files) {
ZipFile zip = null;
DexFile dex = null;
String name = file.getName();
…
// 如果是dex文件
if (name.endsWith(DEX_SUFFIX)) {
dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory);
// 如果是apk、jar、zip文件（这部分在不同的Android版本中，处理方式有细微差别）
} else {
zip = file;
dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory);
}
…
// 3.将dex文件或压缩文件包装成Element对象，并添加到Element集合中
if ((zip != null) || (dex != null)) {
elements.add(new Element(file, false, zip, dex));
}
}
// 4.将Element集合转成Element数组返回
return elements.toArray(new Element[elements.size()]);
}

可以看到，`DexPathList` 的构造函数是将一个个的程序文件（可能是`dex、apk、jar、zip`）封装成一个个 `Element` 对象，最后添加到`Element`集合中。`Android`的类加载器（不管是`PathClassLoader`，还是`DexClassLoader`,它们最后在加载文件时，都只认`dex`文件，而`loadDexFile()`是加载`dex`文件的核心方法，他可以可以从`jar`、`apk`、`zip`中提取出`dex`。


回头看一下PathClassLoader中的 findClass 方法：

Class c = pathList.findClass(name, suppressedExceptions);

于是看到`DexPathList`的`findClass()`方法。如下：

public Class findClass(String name, List suppressed) {
// 遍历从dexPath查询到的dex和资源Element
for (Element element : dexElements) {
DexFile dex = element.dexFile;
// 如果当前的Element是dex文件元素
if (dex != null) {
// 使用DexFile.loadClassBinaryName加载类
Class clazz = dex.loadClassBinaryName(name, definingContext, suppressed);
if (clazz != null) {
return clazz;
}
}
}
if (dexElementsSuppressedExceptions != null) {
suppressed.addAll(Arrays.asList(dexElementsSuppressedExceptions));
}
return null;
}

对 Element 数组进行遍历，一旦找到类名与name相同的类时，就直接返回这个 class ，找不到则返回null。


通过如上分析，我们发现整个类加载流程就是：


1. 类加载器`BaseDexClassLoader`先将`dex`文件解析放到`pathList`到`dexElements`里面
2. 加载类的时候从`dexElements`里面去遍历，看哪个`dex`里面有这个类就去加载，生成`class`对象


## 三 热修复


接刚刚个类加载流程，热修复原理就是将补丁 dex 文件放到 dexElements 数组靠前位置，这样在加载 class 时，优先找到补丁包中的 dex 文件，加载到 class 之后就不再寻找，从而原来的 apk 文件中同名的类就不会再使用，从而达到修复的目的：


在`PathClassLoader`中的Element数组为：`[patch.dex , classes.dex , classes2.dex]`。如果存在Key.class位于patch.dex与classes2.dex中都存在一份，当进行类查找时，循环获得dexElements中的DexFile，查找到了Key.class则立即返回，不会再管后续的element中的DexFile是否能加载到Key.class了。因此一种热修复实现可以将出现Bug的class单独的制作一份fix.dex文件(补丁包)，然后在程序启动时，从服务器下载fix.dex保存到某个路径，再通过fix.dex的文件路径，用其创建Element对象，然后将这个Element对象插入到我们程序的类加载器`PathClassLoader的pathList`中的dexElements数组头部。这样在加载出现Bug的class时会优先加载fix.dex中的修复类，从而解决Bug。


热修复的方式不止这一种，并且如果要完整实现此种热修复可能还需要注意一些其他的问题(如：反射兼容)。另外插件的形式常见的有apk`和`dex文件。


### dex打包工具（d8）


更新的dex文件如何生成呢？


`Android SDK`提供了`dex`打包工具d8，在在Android 构建工具 28.0.1 及更高版本中可以找到：


![](https://img-blog.csdnimg.cn/20210920232859235.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0x1Y2FzWHUwMQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)


对正常的java文件，直接javac成class文件后，可直接用d8编译成dex文件：

./d8 XXX.class

如果你想更新的文件是apk格式的，可直接在Android Studio中对更新的Module/Lib直接打包成apk。


### 代码实现


dex替换：

//在Application中进行替换
public class MApplication extends Application {

@Override
public void onCreate() {
    super.onCreate();
    //dex作为插件进行加载
    dexPlugin();
}
...

/**
* dex作为插件加载
*/
private void dexPlugin(){
//插件包文件
File file = new File(“/sdcard/hotfix.dex”);
if (!file.exists()) {
Log.i(“MApplication”, “插件hotfix不存在”);
return;
}
try {
//获取到 BaseDexClassLoader 的 pathList字段
// private final DexPathList pathList;
Field pathListField = BaseDexClassLoader.class.getDeclaredField(“pathList”);
//破坏封装，设置为可以调用
pathListField.setAccessible(true);
//拿到当前ClassLoader的pathList对象
Object pathListObj = pathListField.get(getClassLoader());

        //获取当前ClassLoader的pathList对象的字节码文件（DexPathList ）
        Class<?> dexPathListClass = pathListObj.getClass();
        //拿到DexPathList 的 dexElements字段
        // private final Element[] dexElements；
        Field dexElementsField = dexPathListClass.getDeclaredField("dexElements");
        //破坏封装，设置为可以调用
        dexElementsField.setAccessible(true);

        //使用插件创建 ClassLoader
        DexClassLoader pathClassLoader = new DexClassLoader(file.getPath(), getCacheDir().getAbsolutePath(), null, getClassLoader());
        //拿到插件的DexClassLoader 的 pathList对象
        Object newPathListObj = pathListField.get(pathClassLoader);
        //拿到插件的pathList对象的 dexElements变量
        Object newDexElementsObj = dexElementsField.get(newPathListObj);

        //拿到当前的pathList对象的 dexElements变量
        Object dexElementsObj=dexElementsField.get(pathListObj);

        int oldLength = Array.getLength(dexElementsObj);
        int newLength = Array.getLength(newDexElementsObj);
        //创建一个dexElements对象
        Object concatDexElementsObject = Array.newInstance(dexElementsObj.getClass().getComponentType(), oldLength + newLength);
        //先添加新的dex添加到dexElement
        for (int i = 0; i < newLength; i++) {
            Array.set(concatDexElementsObject, i, Array.get(newDexElementsObj, i));
        }
        //再添加之前的dex添加到dexElement
        for (int i = 0; i < oldLength; i++) {
            Array.set(concatDexElementsObject, newLength + i, Array.get(dexElementsObj, i));
        }
        //将组建出来的对象设置给 当前ClassLoader的pathList对象
        dexElementsField.set(pathListObj, concatDexElementsObject);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

apk：

// apk作为插件加载
private void apkPlugin() {
    //插件包文件
    File file = new File("/sdcard/hotfix.apk");
    if (!file.exists()) {
        Log.i("MApplication", "插件hotfix不存在");

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