5.9 热修复技术

Posted 2020-08-19 qkeyar

　　热修复是在应用的App包发布到市场之后，出现了Bug，无需替换包来进行在线更新的一种技术，对用户是无感知的。目前广义上有两种方案可以实现代码的替换，一种是类的替换，基于Classloader；另一种是方法的替换，而这两种方式各有优缺点。

1. 方法的替换：只能替换方法的内容，所以不能够对要patch的类进行方法的新增和删除；但同时，方法的替换可以在应用不重启的情况下实现。它包小、快速、功能单一、比较轻量，这种方案是热修复。
2. 类的替换：可以修改类结构，功能更加的强大；但是必须要重启一次才会有效，因为已经加载过的类是不能够被替换的。这种方案叫做“动态部署”。它几乎能够适应任何代码的变更，所以很适合进行业务功能的迭代。

• 方法的替换

　　如图所示，方法的替换的原理如下：在android底层，有个数据结构记录着类的信息，比如成员变量的个数，方法的个数，每个方法的code执行地址，程序运行的时候会根据这个地址跳转到具体的code区域执行代码。方法的替换就是替换这些地址，把地址指向另一个类的方法，从而达到了替换的目的。这种方式的包比较小，而且也不需要插桩来影响性能，但是它无法修改类的结构（比如方法数的增删），而且有可能会有兼容性问题，例如厂商修改了类和方法的底层结构。

 Andfix

　　Andfix是阿里巴巴开源项目。AndFix就是 “Android Hot-Fix”的缩写，一个Android App的在线热补丁框架。使用此框架，我们能够在不重复发版的情况下，在线修改App中的Bug。就目前来说，AndFix支持Android 2.3到6.0版本，并且支持arm 与 X86系统架构的设备。完美支持Dalvik与ART的Runtime。

　　AndFix 的补丁文件是以.apatch结尾的文件。Andfix的修复是方法级的，对有bug的方法进行替换。

　　使用这个框架的局限在于不能修改全局变量，不能加新的方法，不过可以在现有的方法上做修改，加局部变量。从这方面来看，Andfix其实要求我们只是修改方法里面的bug，不能大规模做更改。如果我们觉得这种修复不能满足修复要求，那么，可以看另外这种，局限更少的热修方案。

 

实现方法如下：

1. 在自定义Application中初始化，为了更早的修复应用中的bug。

package com.euler.andfix;
import android.app.Application;
import com.alipay.euler.andfix.patch.PatchManager;
public class MainApplication extends Application {
    public PatchManager mPatchManager;
    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        mPatchManager = new PatchManager(this); // 初始化patch管理类
        mPatchManager.init("1.0"); // 初始化patch版本
        mPatchManager.loadPatch();// 加载已经添加到PatchManager中的patch
    }
}

2. 如果有新的补丁需要修复，下载完成后，进行以下操作

mPatchManager.addPatch(path); //添加patch，只需指定patch的路径即可，补丁会立即生效

 

 3. 当apk版本升级，需要把之前patch文件的删除，需要以下操作

mPatchManager.removeAllPatch();

 

4. patch文件的生成

使用工具：apkpatch-1.0.3

原理：根据两个apk包，生成一个差异文件，就是所谓的补丁文件即patch文件。

命令 : apkpatch.bat -f new.apk -t old.apk -o output1 -k debug.keystore -p android -a androiddebugkey -e android
-f <new.apk> ：    新版本
-t <old.apk> ：     旧版本
-o <output> ：      输出目录
-k <keystore>：     打包所用的keystore
-p <password>：     keystore的密码
-a <alias>：         keystore 用户别名
-e <alias password>： keystore 用户别名密码

执行完命令，就会在输出目录中输出.apatch文件:

• .apatch文件中包含META-INF和classes.dex两个文件；
• META_INF中有CERT.RSA，CERT.SF，MANIFEST.MF和PATCH.MF；
• PATCH.MF的内容如右图所示

　　注：Patch-Classes就是改动过的class。

5. 客户端请求服务器接口(api)，服务器根据用户传递的数据分析是否有需要修复的bug。 如果有bug需要修复，就下载服务器指定的.apatch文件的链接，下载完后及时加载并修复，使用addpatch(path)方法，补丁会立即生效。

• 类的替换（如HotFix项目）

　　如图所示，APK包中包含了代码和资源，代码存放在classes.dex中，资源存放在APK的res目录下，系统会通过ClassLoader装载classes.dex来进行类加载。如果有多个classes.dex，那么这多个classes.dex会在ClassLoader中会用数组的形式来进行组织，然后从前往后进行遍历查找。

 

　　一种具体的方案如图2所示，是利用多dex从前往后遍历的有序特性，把patch.dex插入到数组的最前面，对patch进行有限查找，达到替换的目的，这时候就会出现preverify问题，为了绕过这个问题，就必须往每个类的构造函数里面进行插桩防止安装期间的校验，把校验从编译期间移动到了运行期间，导致运行期间每加载一个类，都要进行校验和优化，降低了运行性能。

 

　　这种方案利用了ClassLoader，思想是比较好的，但是如果工程中的类比较多，就会在性能上造成比较大的影响。同时，有可能会导致patch包比较大。

　　为了解决上述性能问题，出现了另一种方案，如图3所示：就是全量替换dex，下发一个patch.dex，然后把原来的dex和下发的patch.dex，合成一个新的全量dex，这个dex会全量替换原来的dex，最终本质上也只会在这个全量的dex中查找，从而不会出现preverify问题，所以这种方案不用插入构造函数，不会影响性能。但是，这种方案的包也可能会比较大，只改动了一行代码，也必须合成一个全量的dex，如图4所示，然后再dexopt出一个全量的odex。

 

Hotfix

　　该项目是基于QQ空间终端开发团队的技术文章实现的。项目包括核心类库，补丁制作库，例子。该技术的原理是用ClassLoader加载机制，覆盖掉有问题的方法。所以我们的补丁其实就是有问题的类打成的一个包。

如何选择热修复技术方案

• 热修复技术方案的选择应该对应具体的使用场景。
• 在patch包的数量、大小方面，热修复（Andfix）是占优势的；
• 但是热修复（Andfix）不能新增类、新增字段，从这个角度看，ClassLoader更好，但是会有一定的性能损耗；

合成dex的方式，则需要知道用户手机的ROM有多大，能不能提供20多M的空间来。

　　对比两种解决方案，阿里的andfix更注重于改细节的bug，虽然它是从native层做得操作，但是框架封装的很好，我们使用起来很简便，而且有更新维护，据说阿里系的app打算都用这个。如果我们仅仅就是开发一款app，还没有大改动，不会热更全局变量，不会增加方法，那么这个框架就是首选。

　　但是有的时候我们可能开发的是一款sdk，譬如友盟sdk之类，或者想热更全局变量，增加方法，那么andfix可以说是用不到的，所以这个时候hotfix是更好的选择。