Android无线开发的几种常用技术(阿里巴巴资深工程师原创分享)

Posted 2020-07-03 嵌入式企鹅圈

　　完整的开发一个android移动App需要经过从分解需求、架构设计到开发调试、测试、上线发布等多个阶段，在发布后还会有产品功能上的迭代演进，此外还会面对性能、安全、无线网络质量等多方面的问题。

　　移动App的产品形态各不相同，有的是内容类，有的是工具类，有的是社交类，所以它们的业务逻辑所偏重的核心技术有些差别，但它们都会用到一些常用的技术方案。今天我们就先来简单介绍一下这些常用技术，以后会专门分专题来详细介绍这些技术的原理和使用场景。

 

1.    Multidex

　　在Dalvik虚拟机所使用的dex文件格式中，用原生类型short来索引文件中的方法数，也就是最多只能有4个字节65536个method，在打包apk的过程中会把工程所需要的全部class文件都合并压缩到一个dex文件中，也就是说自己开发的代码加上外部引用的库的方法总数不能超过65535。

 　　随着业务逻辑的不断增长，很容易就会超过这个限制，在编译期间就会遇到这样一个错误：

　　还好google官方给出了一个解决方案Multidex，它会把dex文件拆成两个或多个，第二个dex文件叫classes2.dex，在Application实例化后会从apk中解压出classes2.dex并将其拷贝到应用的目录下，通过反射将其注入到当前的ClassLoader中。但是这个方案非但不能解决一切问题也不能直接拿来用，而要加入自己的一些改造，来解决NoClassDefFoundError、INSTALL_FAILED_DEXOPT等问题，以保证自己的dex被顺利的加载流畅的执行。

 

2.    Plugin

　　Multidex虽然可以解决方法数的限制，但随着业务逻辑越来越多，apk的大小也变得越来越多，而且有一些功能并非全部用户都想用的，所以会把一些功能模块独立出来做成插件，让用户可以按需下载更新，这样既减小了包大小，又改善了用户体验。

 

　　插件类似于windows的dll文件，放在某个特定目录，应用程序主框架会用LoadLibrary加载各dll文件，按插件接口去访问插件。Android的插件技术也是这样，利用一个进程可以运行多个apk的机制，用ClassLoader将宿主apk之外的类加载进来，插件的context可以通过createPackageContext方法创建。因为插件中的activity，service等组件如果没有在AndroidManifest.xml中声明将不能运行，所以需要预先在AndroidManifest.xml中声明一个代理类（ProxyActivity），将这个ProxyActivity传给插件，让插件的activity也有访问资源的能力。

 

3.    Hot Patch

　　有时一些严重的crash bug或漏洞需要紧急修复，但有些用户不会或不愿意立即升级，而且频繁升级，没有特别的功能更新只是修复bug的升级，对活跃用户是一种伤害。热补丁就可以解决这样的窘境，它是一种可以线上修复的技术方案，有动态改变方法的能力，一般大型的移动应用都会使用热补丁来处理紧急事件。

 

　　Hot Patch可以通过hook来修改java的method，注入自己的代码，实现非侵入式的runtime修改，或者采用正向编程，通过工具生成patch文件，通过jni bridge指向补丁文件中的方法。还有就是利用ClassLoader，在dex中查找class时，如果找到类则返回，找不到就从下一个dex文件中继续查找，由此可以想到，在把问题修复后，可以单独生成一个dex，通过反射插入到dexElements数组的最前面，这样就能让dalvik加载补丁里的类了。

 

4.    Push通道

　　Push是移动App常用的一种无线技术，基础是基于TCP的心跳机制，和客户端维持一个长连接。用处是向客户端推送消息，或者代替客户端定时去从服务器pull的策略，改为客户端接收到push消息后再去pull。

　　如果每个应用都自己实现push通道的话，cpu就会不定时地经常被唤醒，耗电量达到难以容忍的程度，而且自己搭建push平台的成本也很大，实时性和效率也存在问题，一般都直接使用一些服务商提供的push方案，这些push平台一般都经过了优化设计，在跨平台和网络穿透性、长连接心跳包、多客户端App链路复用、服务和连接保活等技术上做了优化。比如Agoo最初是淘宝无线事业部开发的push服务，在逐渐完善和支撑淘系其他app后，通过服务端容量、通讯协议优化、业务和开放能力的拓展改进后，与友盟等合作，开始向第三方提供推送服务。

 

5.    应用加固

　　一款热门的移动app或游戏发布后会受到很多的关注，经常会遇到二次打包的盗版行为，破解者要么修改游戏的资源文件、道具、分值甚至直接把访问的站点指向自己架设的服务器，损害了开发者的利益；要么偷偷植入自己的恶意代码，表面上看起来跟正版的app完全一样，在后台却盗取用户隐私，植入木马；要么通过反向工程学习原app的核心技术，打破技术上的竞争壁垒。

　　为了防止被破解只通过混淆是远远不够的，即使是在native层混淆也还是会被人熟练的反编译，所以需要一套对apk的保护方案来反调试、防逆向和防篡改。一般的加固方法都是对原apk先进行加密，然后和壳合并生成新的apk。壳是用来解密apk的dex文件。当应用启动时，壳先解密原apk，准备好自己定义的ClassLoader，然后获取源程序中的Application名称，通过反射找到正确的Application对象，运行它的onCreate方法，这样原apk才能被真正运行。其他一些反调试的方法有针对反编译工具，在源程序中加入一些无效的指令或无效的指针，引发反编译工具的崩溃，还有就是加花指令，利用一些跳转，堆栈操作等指令，让破解者无法清楚地理解反汇编后的内容。

 

6.    其他

　　除了上述几点外，在服务端还会涉及灰度策略、链路流量优化、动态更新配置、防DNS劫持等技术，在客户端会涉及用户埋点上报、在线监控、进程保活、H5和native混合开发、注入框架等。

　　对于以上技术，本人会在后面慢慢铺开，深入分析，完整地展示给大家！敬请关注！

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