Android 使用类加载器原理实现热修复
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Android 使用类加载器原理实现热修复相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
本篇热修复的原理是通过类加载器加载修复好的class文件来实现。
源码分析
项目在编译的时候会将java文件翻译成class文件，而class类在程序安装的时候会打包成dex文件，android 通过dalvik虚拟机运行dex文件，从而实现类的加载。
所以我们先来看看这里会用到两个类加载器：DexClassLoader和PathClassLoader。
public class DexClassLoader extends BaseDexClassLoader
/**
* DexClassLoader用于找到被翻译过的和本地代码
* 翻译过的类放置在Dex集合文件中，Dex集合被包含在Jar或apk的压缩文件中
* <p>
*
* @param dexPath 含有classes和资源文件的Jar或者Apk文件列表，使用":"分割
* @param optimizedDirectory 解压后dex的文件放置的目录，不可为空
* @param libraryPath 包含本地库的列表目录，可为空
* @param parent 父加载类
*/
public DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory,
String libraryPath, ClassLoader parent)
super(dexPath, new File(optimizedDirectory), libraryPath, parent);
public class PathClassLoader extends BaseDexClassLoader
/**
* @param dexPath 含有classes和资源文件的Jar或者Apk文件列表，使用":"分割
* @param parent 父加载类
*/
public PathClassLoader(String dexPath, ClassLoader parent)
super(dexPath, null, null, parent);
/**
* @param dexPath 含有classes和资源文件的Jar或者Apk文件列表，使用":"分割
* @param libraryPath 包含本地库的列表目录，可为空
* @param parent 父加载类
*/
public PathClassLoader(String dexPath, String libraryPath,
ClassLoader parent)
super(dexPath, null, libraryPath, parent);
可以看出这两个类都是BaseDexClassLoader的子类，都在构造方法里调用了父类构造方法。而代码上最大的区别在于DexClassLoader会传入zip/jar/apk文件解压后的放置的目录，而PathClassLoader传的是null。
来看看父类BaseDexClassLoader里做了什么：
public class BaseDexClassLoader extends ClassLoader
private final DexPathList pathList;
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<Throwable> suppressedExceptions = new ArrayList<Throwable>();
Class c = pathList.findClass(name, suppressedExceptions);
...
return c;
...
这里最主要的是两个方法，一个构造方法，一个findClass的方法，构造方法主要创建了一个DexPathList对象，而findClass方法主要是调用DexPathList对象的findClass方法
那再来看看DexPathList的代码
final class DexPathList
private static final String DEX_SUFFIX = ".dex";
private final Element[] dexElements;
...
public DexPathList(ClassLoader definingContext, String dexPath,
String libraryPath, File optimizedDirectory)
...
this.dexElements = makeDexElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory,
suppressedExceptions);
...
/**
* Makes an array of dex/resource path elements, one per element of
* the given array.
*/
private static Element[] makeDexElements(ArrayList<File> files, File optimizedDirectory,
ArrayList<IOException> suppressedExceptions)
ArrayList<Element> elements = new ArrayList<Element>();
for (File file : files)
File zip = null;
DexFile dex = null;
String name = file.getName();
if (file.isDirectory())
// We support directories for looking up resources.
// This is only useful for running libcore tests.
elements.add(new Element(file, true, null, null));
else if (file.isFile())
if (name.endsWith(DEX_SUFFIX))
// Raw dex file (not inside a zip/jar).
try
dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory);
catch (IOException ex)
System.logE("Unable to load dex file: " + file, ex);
else
zip = file;
try
dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory);
catch (IOException suppressed)
suppressedExceptions.add(suppressed);
else
System.logW("ClassLoader referenced unknown path: " + file);
if ((zip != null) || (dex != null))
elements.add(new Element(file, false, zip, dex));
return elements.toArray(new Element[elements.size()]);
...
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;
...
return null;
重点来了，dexPath是由多个dex路径以”:”为分隔的一串字符串(如”/data/dexdir1:/data/dexdir2:…”)，DexPathList调用makeDexElements时，dexPath被分割成多个dex文件添加进一个列表，然后作为参数传入makeDexElements方法。makeDexElements方法中使用for循环将每个dex文件构造一个Element对象，然后将构造出的Element对象都加到一个elements数组里，因此dex文件和Element是一对一的关系。而findClass则是从由makeDexElements方法返回的Element数组中取出dex文件，然后将dex中和name匹配的class返回。
思路
总结下来，DexClassLoader可以加载任意目录下的dex/jar/apk/zip文件，PathClassLoader加载的是系统/data/app目录下的apk文件。所以我们的思路就是将我们修复的补丁（dex文件）放置到Storage目录下，用DexClassLoader加载补丁文件，然后用PathClassLoader加载app的dex文件，接着我们分别把补丁dex对应的Element列表和app dex对应的Element列表取出来，将补丁的Element列表合并到app Element列表前面，从而使系统在从Element列表中取dex时先取到我们的补丁，这样来进行热修复。
实践
原理和思路都掌握了，就实际操作一下，这里只讲解mac下的操作
将bug修复后在Android Studio上Rebuild Project
找到app/build/intermediates/classes/debug/包名/XXX.class
连带路径”包名/XXX.class”复制到桌面新建的dex文件夹下，这个.class文件对应修复的.java文件
注意要连带包名路径一起复制
3. 在终端输入
dx --dex --output=/Users/bixia/Desktop/dex/classes2.dex /Users/bixia/Desktop/dex将生成的dex文件copy到手机sd目录下
4.编写加载的Utils类
public class FixDexUtils
private static final String DEX_SUFFIX = ".dex";
private static final String APK_SUFFIX = ".apk";
private static final String JAR_SUFFIX = ".jar";
private static final String ZIP_SUFFIX = ".zip";
private static final String OPTIMIZE_DEX_DIR = "optimize_dex";
private static HashSet<File> loadedDex = new HashSet<>();
static
loadedDex.clear();
/**
* @param context
*/
public static void loadFixedDex(Context context)
loadFixedDex(context, null);
/**
* 加载补丁
*
* @param context 上下文
* @param patchFilesDir 补丁所在目录
*/
public static void loadFixedDex(Context context, File patchFilesDir)
if (context == null)
return;
// 遍历所有的修复dex
File fileDir = patchFilesDir != null ? patchFilesDir : new File(Environment.getExternalStorageDirectory().getPath());//这里写dex文件放置的路径，我放置到SDStorage下
File[] listFiles = fileDir.listFiles();
//匹配我们放置的补丁文件
for (File file : listFiles)
if (file.getName().startsWith("classes") &&
(file.getName().endsWith(DEX_SUFFIX)
|| file.getName().endsWith(APK_SUFFIX)
|| file.getName().endsWith(JAR_SUFFIX)
|| file.getName().endsWith(ZIP_SUFFIX)))
loadedDex.add(file);// 存入集合
// dex合并之前的dex
doDexInject(context, loadedDex);
private static void doDexInject(Context appContext, HashSet<File> loadedDex)
String optimizeDir = appContext.getFilesDir().getAbsolutePath() + File.separator + OPTIMIZE_DEX_DIR;
File fopt = new File(optimizeDir);
if (!fopt.exists())
fopt.mkdirs();
try
// 加载app的dex
PathClassLoader pathLoader = (PathClassLoader) appContext.getClassLoader();
for (File dex : loadedDex)
// 加载我们修复的dex文件
DexClassLoader dexLoader = new DexClassLoader(
dex.getAbsolutePath(),// 修复好的dex（补丁）所在目录
fopt.getAbsolutePath(),// 存放dex的解压目录（用于jar、zip、apk格式的补丁）
null,// 加载dex时需要的库
pathLoader// 父类加载器
);
// 取出补丁dex列表和app dex列表对应的Element列表
Object dexPathList = getPathList(dexLoader);
Object pathPathList = getPathList(pathLoader);
Object leftDexElements = getDexElements(dexPathList);
Object rightDexElements = getDexElements(pathPathList);
// 将两个Element列表合并
Object dexElements = combineArray(leftDexElements, rightDexElements);
// 重写给PathList里面的Element[] dexElements;赋值
// Object pathList = getPathList(pathLoader);//这里有人遇到过使用pathPathList会报错的问题，但楼主没有遇到，有这样问题的童鞋可以把此行注释打开
// 重新给app的dex对应的Element列表赋上我们合并后的element列表值
setField(pathPathList, pathPathList.getClass(), "dexElements", dexElements);
catch (Exception e)
e.printStackTrace();
/**
* 反射给对象中的属性重新赋值
*/
private static void setField(Object obj, Class<?> cl, String field, Object value) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException
Field declaredField = cl.getDeclaredField(field);
declaredField.setAccessible(true);
declaredField.set(obj, value);
/**
* 反射得到对象中的属性值
*/
private static Object getField(Object obj, Class<?> cl, String field) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException
Field localField = cl.getDeclaredField(field);
localField.setAccessible(true);
return localField.get(obj);
/**
* 反射得到类加载器中的pathList对象
*/
private static Object getPathList(Object baseDexClassLoader) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException
return getField(baseDexClassLoader, Class.forName("dalvik.system.BaseDexClassLoader"), "pathList");
/**
* 反射得到pathList中的dexElements
*/
private static Object getDexElements(Object pathList) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException
return getField(pathList, pathList.getClass(), "dexElements");
/**
* 数组合并
*/
private static Object combineArray(Object arrayLhs, Object arrayRhs)
Class<?> componentType = arrayLhs.getClass().getComponentType();
int i = Array.getLength(arrayLhs);// 得到左数组长度（补丁数组）
int j = Array.getLength(arrayRhs);// 得到原dex数组长度
int k = i + j;// 得到总数组长度（补丁数组+原dex数组）
Object result = Array.newInstance(componentType, k);// 创建一个类型为componentType，长度为k的新数组
System.arraycopy(arrayLhs, 0, result, 0, i);
System.arraycopy(arrayRhs, 0, result, i, j);
return result;
可能的错误
在执行dx命令时可能会报下面的错
error:
It appears you do not have 'build-tools-23.0.1' installed.
Use the 'android' tool to install them:
android update sdk --no-ui --filter 'build-tools-23.0.1'根据提示执行:
android update sdk --no-ui --filter 'build-tools-23.0.1'依旧报错
Error: Ignoring unknown package filter 'build-tools-23.0.1'
Warning: The package filter removed all packages. There is nothing to install.
Please consider trying to update again without a package filter.解决办法是将build-tools-23.0.1对应的id找到单独升级：
android list sdk --all
android update sdk -u -a -t <build-tools-23.0.1 id>最后再执行，就会成功生成dex文件到桌面上的dex文件夹下
dx --dex --output=/Users/bixia/Desktop/dex/classes2.dex /Users/bixia/Desktop/dex测试
本篇我是将LoginActivity中的一个按钮置空，然后在进行setOnClickListener的时候就会崩溃，我们将修复的补丁放到Storage下后，在App跳转LoginActivity之前调用Utils里的loadFixedDex方法，将补丁加载进来就会成功实现热修复。
此处我是直接在Application初始化的时候进行补丁的加载：
public class VipApplication extends Application
static DataHelper dataHelper;
@Override
public void onCreate()
super.onCreate();
...
FixDexUtils.loadFixedDex(this);
...
标题
以上是关于Android 使用类加载器原理实现热修复的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
Android热修复：以DexClassLoader类加载原理编写demo实现类替换修复