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Android热修复原理
这段时间比较难闲，就抽空研究一下Android热修复这项技术出现之后，随之而现的是多种热修复方案的出现。前两天又看到一篇文章分析了几种热修复方案的比较。
原文地址是：
看完这篇文章，有点汗颜。有这么多的热修复方案，并且他们之间的实现原理也不一样，各有优缺点。
然后在的博客中看到几篇关于热修复的文章,对着这几篇文章撸了一番。大概的了解了热修复一种原理，其思路和QQ空间提出的，原理上有相同之处，采用的是ClassLoader替换dex的方案。
本文对于这些实践做出一点总结。本文有些代码片段、图片来自上述文章。
首先列出热修复需要解决的几个问题:
基于上面3个问题，我做了几个，分别是动态加载资源、和动态运行APK中的Activity。至于SO补丁方面的，由于本人技术有限，没有研究。
技术普及
在Android中有两个类加载器，分别为PathClassLoader和DexClassLoader。其中我们正常开发的APP使用的类加载器就是PathClassLoader。
关于这两个类在代码中的实际使用：
PathClassLoader：通过Context getClassLoader() 获取。DexClassLoader：通过构造函数 new DexClassLoader()获取。
DexClassLoader的构造函数原型是：
public DexClassLoader(String dexPath, String dexOutputDir, String libPath, ClassLoader parent) 1 2 1 2
dexPath： 表示加载的APK/dex/jar路径dexOutOutDir： 解压文件的路径，因为APK和JAR最终都要解压出dex文件，这个路径是用来存放dex文件的。libPath：加载的时候用到的lib库，一般为nullparent：DexClassLoader的父加载器
资源的加载
目标：加载另一个APK中的资源文件
思路：Andorid APP默认的类加载是PathClassLoader,这个只能加载自己APK的dex文件，所以我们需要使用DexClassLoader。我们用DexClassLoader加载外部的APK之后，通过反射获取对应的资源。
项目分为2个工程，一个宿主工程，一个插件工程。
首先我们看插件工程：
public class UIUtil { public static String getTextString(Context ctx){ return ctx.getResources().getString(R.string.text); } public static Drawable getImageDrawable(Context ctx){ return ctx.getResources().getDrawable(R.mipmap.ic_launcher); } public static int getTextBackgroundId(Context ctx){ return ctx.getResources().getColor(R.color.color_green); }} 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 插件工程中有一个UIUtil类，提供了几个静态的方法分别用来获取对应的资源(文字，图标，颜色)
接下来我们看看宿主工程中如何加载这里的资源。
DexClassLoader classLoader = new DexClassLoader(filePath, fileRelease, null, getClassLoader()); 1 2 1 2
filePath指的是插件APK的文件路径，注意：这里需要放在/data/data/packagename/中才能生效。因为Android系统的限制，自己加载的dex只能在程序独有的文件中存在。
这里代码最后一个参数传进来的是getClassLoader()，实际上就是PathClassLoader，那么为什么需要把这个PathClassLoader作为DexClassLoader的父加载器呢。这里的ClassLoader符合ClassLoader的介绍，请看
通过反射调用APK中的方法。
Class clazz = null; try { clazz = classLoader.loadClass("com.example.resourceloaderapk.UIUtil"); //设置文字 Method method = clazz.getMethod("getTextString", Context.class); String str = (String) method.invoke(null, this); textV.setText(str); //设置背景 method = clazz.getMethod("getTextBackgroundId", Context.class); int color = (int) method.invoke(null, this); Log.i("Loader", "color = " + color); textV.setBackgroundColor(color); //设置图片 method = clazz.getMethod("getImageDrawable", Context.class); Drawable drawable = (Drawable) method.invoke(null, this); Log.i("Loader", "drawable =" + drawable); imgV.setImageDrawable(drawable); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 运行流程是这样的，首先我们把插件APK打包之后，拷贝到/data/data/宿主apk packagename/ 中的任意目录。然后上面初始化DexClassLoader的时候把这个路径传过去。从代码可以看到，首先加载UIUtil类，然后调用它的几个方法来获取对应的资源。
这样运行之后发现文字是可以获取的，但是image和color是无法获取到，会抛出Resources$NotFoundException，资源找不到异常。我们知道，APK中所有的资源都是通过Resources来获取的。看回上面的代码，是通过传递一个this关键字把宿主的Context对象传递过去的。这个Context对象是宿主工程的Context，它并不能访问插件APK的资源，那么我们需要做的就是把插件APK的资源加载到宿主Context中对应的Resources对象中。
这里使用的方法是调用AssetManager的addAssetPath()方法，将一个APK中的资源加载到Resources中，这个方法是隐藏的，我们通过反射获取，如下：
/** * 此方法的作用是把resource.apk中的资源加载到AssetManager中， * 然后在重组一个Resources对象，这个Resources对象包括了resource.apk中的资源。 * * resource.apk 中是使用Context.getResources()获得Resource对象的， * 所以还要重写一些getResources()方法，返回该Resources对象 * * @param dexPath */ protected void loadResource(String dexPath) { try { AssetManager assetManager = AssetManager.class.newInstance(); Method method = assetManager.getClass().getMethod("addAssetPath", String.class); method.invoke(assetManager, dexPath); mAssetManager = assetManager; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } Resources resource = getResources(); mResources = new Resources(mAssetManager, resource.getDisplayMetrics(), resource.getConfiguration()); mTheme = mResources.newTheme(); mTheme.setTo(getTheme()); } 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 这样处理之后我们就重新生成了一个Resource对象，AssetManger对象和Theme对象。我们需要重写下面3个方法达到替换的目的。
@Override public AssetManager getAssets() { return mAssetManager == null ? super.getAssets() : mAssetManager; } @Override public Resources getResources() { return mResources == null ? super.getResources() : mResources; } @Override public Resources.Theme getTheme() { return mTheme == null ? super.getTheme() : mTheme; } 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 这样getResources获取到的就是我们新生成的mResources对象了，这个对象包括了原有的资源和插件APK的资源。
至此，加载插件APK中的资源就实现了功能。
总结
这里仅仅是对动态加载一些R文件的引用成功了，但是还有很多问题没有深入的去解决，比如相同包名的情况下该如何处理？接口如何统一？资源和原有的资源同名怎么处理？这么多问题的存在都需要大量的时间来解决，这里只是给出一个思路，犹如管中窥豹，由此对于资源的加载有一个感性的基础认识。
动态加载Activity
由上面的描述我们知道，一个应用的默认类加载器是PathClassLoader，我们加载插件的时候使用的是DexClassLoader。虽然我们可以用DexClassLoader来获取到Activity的实例，但是我们不能仅仅new一个Intent对象然后启动Activity，因为我们从DexClassLoader中加载的Activity类仅仅是一个普通的JAVA类，Android四大组件都有自己的启动流程和生命周期,使用DexClassLoader不会涉及到任何生命流程的东西。
既然这样，那么就要从Activity的启动流程入手了。我们需要做的不是详细了解Activity的启动流程，思路是将加载了dex的DexClassLoader绑定到系统启动Activity的类加载器上就行了。
第一种方案
了解过一点Andorid源码的小伙伴应该都知道，我们Activity的启动流程涉及到ActivityThread类，我们来看看它的源码：
在里面有一个静态的sCurrentActivityThread对象，我们暂且不管他是如何创建实例的，因为应用启动的时候就会启动一个Activity，这时候sCurrentActivityThread对象肯定不为空。我们获取到ActivityThread对象之后，我们再看看代码，里面有一个mPackages保存的是以packageName为key，LoadedApk为value的map。
再点开LoadedApk来观察：
里面有个mClassLoader对象。好了，好嗨森，我们只需要把自己的DexClassLoader设置到这个mClassLoader对象就能正常启动Activity了
代码如下：
public void replaceLoadedApk(View v) { try { //通过替换LoadedApk中的mClassLoader来达到加载apk中的Activity String fileDir = getCacheDir().getAbsolutePath(); String filePath = fileDir + File.separator + Constants.RESOURCE_APK_NAME; //源dex/jar/apk 目录 DexClassLoader loader = new DexClassLoader(filePath, getDir("dex", MODE_PRIVATE).getAbsolutePath(), null, getClassLoader()); Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod("android.app.ActivityThread", "currentActivityThread", new Class[]{}, new Object[]{}); String packageName = getPackageName(); //通过反射获取ActivityThread的 mPackages 对象 ArrayMap mPackages = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread", currentActivityThread, "mPackages"); //通过反射获mPackages获得当前的LoadedApk对象 WeakReference wr = (WeakReference) mPackages.get(packageName); Log.i(TAG, "wr = " + wr.get()); //替换LoadedApk中的mClassLoader 为我们自己的DexClassLoader RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mClassLoader", wr.get(), loader); Log.i(TAG, "classloader = " + loader); startResourceActivity(filePath, loader); } catch (Exception e) { Log.i(TAG, "load apk error :" + Log.getStackTraceString(e)); } } /** * 启动插件Activity * @param filePath * @param loader * @throws ClassNotFoundException * @throws NoSuchFieldException * @throws IllegalAccessException * @throws NoSuchMethodException * @throws InvocationTargetException */ private void startResourceActivity(String filePath, ClassLoader loader) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException { //加载资源 loadResources(filePath); //加载Activity ,确保这里的类名和Constants.RESOURCE_APK_NAME 中的 类名相同 Class clazz = loader.loadClass("com.example.resourceloaderapk.MainActivity"); //找到R.layout.activity_main Class rClazz = loader.loadClass("com.example.resourceloaderapk.R$layout"); Field field = rClazz.getField("activity_main"); Integer ojb = (Integer)field.get(null); View view = LayoutInflater.from(this).inflate(ojb, null); //设置静态变量。这里为什么要设置静态变量呢。 // 因为测试发现setContentView() 没有起作用。 // 所以在启动Activity之前保存一个静态的View，设置到Activity中 Method method = clazz.getMethod("setLayoutView", View.class); method.invoke(null, view); //找到MainActivity,然后启动 startActivity(new Intent(this, clazz)); } 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 噢，忘了说，在插件工程中创建一个MainActivity，包名为com.example.resourceloaderapk，里面给各个声明周期打一下log
public class MainActivity extends AppCompatActivity { public static final String TAG = "Resource_MainActivity"; private static View parentView; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); if(parentView == null){ setContentView(R.layout.activity_main); }else{ setContentView(parentView); } } public static void setLayoutView(View view){ parentView = view; } @Override protected void onResume() { super.onResume(); Log.i(TAG, "resource activity onResume"); } @Override protected void onStart() { super.onStart(); Log.i(TAG, "resource activity onStart"); } @Override protected void onStop() { super.onStop(); Log.i(TAG, "resource activity onStop"); } @Override protected void onPause() { super.onPause(); Log.i(TAG, "resource activity onPause"); } @Override protected void onDestroy() { super.onDestroy(); Log.i(TAG, "resource activity onDestroy"); } 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 这里增加了一个静态方法设置一个View，然后在onCreate中优先加载这个View。具体原因是因为在实践过程中，发现setContentView(layoutId)并不生效，所以先生成一个View在加载页面了。
在这里的过程中，在运行的时候发现会抛出一个熟悉的错误：Unable to find explicit activity class. have you decleared this activity in the AndroidManifest.xml?
没理由呀，在插件工程中已经声明了的，但是想想还是能理解，我们在宿主Activity中`startActivity,所以需要在宿主工程中声明这个组件。
第二种方案
这里的方法比较贴近QQ空间提出的替换dex的方案。PathClassLoader和DexClassLoader都是属于BaseDexClassLoader的子类。
然后BaseDexClassLoader中一个成员为DexPath pathList：
再看看DexPathList:
里面有个Element数组，这个数组是用来存放dex文件的路径的，系统默认的类加载器是PathClassLoader，程序加载之后会释放出一个dex文件，那么我们的做法就是，把DexClassLoader的dexElements和PathClassLoader的dexElements文件合并之后再放到PathClassLoader的pathList中。这样Activity的启动流程也是正确的。
如下：
public void injectDexElements(View v){ Log.i(TAG,"this classloader = " + getClassLoader()); PathClassLoader pathClassLoader = (PathClassLoader) getClassLoader(); String fileDir = getCacheDir().getAbsolutePath(); String filePath = fileDir + File.separator + Constants.RESOURCE_APK_NAME; //源dex/jar/apk 目录 DexClassLoader loader = new DexClassLoader(filePath, getDir("dex", MODE_PRIVATE).getAbsolutePath(), null, getClassLoader()); try { //把PathClassLoader和DexClassLoader的pathList对象中的 dexElements 合并 Object dexElements = combineArray( getDexElements(getPathList(pathClassLoader)), getDexElements(getPathList(loader))); //把合并后的dexElements设置到PathClassLoader的 pathList对象中的 dexElements Object pathList = getPathList(pathClassLoader); setField(pathList, pathList.getClass(), "dexElements", dexElements); startResourceActivity(filePath,pathClassLoader); } catch (IllegalArgumentException e) { e.printStackTrace(); } catch (NoSuchFieldException e) { e.printStackTrace(); } catch (IllegalAccessException e) { e.printStackTrace(); } catch (ClassNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } catch (NoSuchMethodException e) { e.printStackTrace(); } catch (InvocationTargetException e) { e.printStackTrace(); } } private static Object getPathList(Object baseDexClassLoader) throws IllegalArgumentException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException { ClassLoader bc = (ClassLoader)baseDexClassLoader; return getField(baseDexClassLoader, Class.forName("dalvik.system.BaseDexClassLoader"), "pathList"); } private static Object getField(Object obj, Class cl, String field) throws NoSuchFieldException, IllegalArgumentException, IllegalAccessException { Field localField = cl.getDeclaredField(field); localField.setAccessible(true); return localField.get(obj); } private static Object getDexElements(Object paramObject) throws IllegalArgumentException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException { return getField(paramObject, paramObject.getClass(), "dexElements"); } private static void setField(Object obj, Class cl, String field, Object value) throws NoSuchFieldException, IllegalArgumentException, IllegalAccessException { Field localField = cl.getDeclaredField(field); localField.setAccessible(true); localField.set(obj, value); } private static Object combineArray(Object arrayLhs, Object arrayRhs) { Class localClass = arrayLhs.getClass().getComponentType(); int i = Array.getLength(arrayLhs); int j = i + Array.getLength(arrayRhs); Object result = Array.newInstance(localClass, j); for (int k = 0; k < j; ++k) { if (k < i) { Array.set(result, k, Array.get(arrayLhs, k)); } else { Array.set(result, k, Array.get(arrayRhs, k - i)); } } return result; } 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 运行的结果是一样的。
第三种方案
还有一种方式就和前两种方式的思路截然不同了。这里的思路是在宿主工程中创建一个代理Activity，然后插件Apk中的Activity就仅仅是一个普通的java类，对应着几个声明周期方法，然后通过反射在代理Activity的生命周期方法中调用对应的插件Activity的方法。我这里没有实践过，但是理论上是一种不错的方案。
具体看
总结
还是那句话，热修复的坑很多，这里的知识仅仅是冰山一角，还有很多问题需要解决，但是这样折腾一下，起码不会对热修复这东西两眼懵逼了。
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