Android AndFix 热修复原理详情

什么是热修复？

热修复指的是在应用运行过程中，对已经发布的APK进行局部修改和更新。通过热修复技术，可以在无需重新打包和升级应用的情况下，快速修复应用出现的问题。

为什么需要热修复？

应用在运营过程中，难免会出现一些需要修复的Bug和安全漏洞。如果要通过重新发布APK的方式进行修复，需要等待应用市场的审核与审核通过的时间，让用户下载安装更新，此时就会损失很多用户。而热修复则可以通过运行时动态修改代码，更快速更立即地修复问题。

AndFix的原理

AndFix（Android hot-fix）是一种Android热修复框架，它的原理是在App运行时利用Java的Instrumentation技术，动态地替换已经存在的类、方法、变量等的实现，以达到热修复已存在的Bug或问题的目的。

Andfix的主要流程如下：

检查服务器上是否有补丁更新；
下载新的补丁文件，并校验补丁文件的正确性；
将补丁文件解析成Dalvik字节码文件；
使用DexClassLoader加载解析后的补丁文件；
获取已存在的类、方法、变量等信息，以及解析出补丁文件的对应信息；
利用Java的Instrumentation API，使用新的实现替换已有的实现；
重新执行修改的代码逻辑。

AndFix提供了两种修复方式：方法替换和类替换。

方法替换

方法替换是指在已有的方法上，修改已有的方法体内容，使之达到修改Bug或逻辑的目的。在方法替换的过程中，需要按照方法的签名和参数类型获取已存在的方法，然后替换成新的实现，使得根据签名和参数类型调用该方法时，会首先执行新的实现。

以下是一个简单的方法替换示例：

public class ExampleClass {

    public static int originalMethod(int arg){
        return arg * 2;
    }

}

// 修改后的实现
public class ExampleClass {

    public static int originalMethod(int arg){
        return arg * 3;
    }

}

在执行修改代码之前，需要先判断当前系统是否允许执行Instrumentation API，以及确认当前通过LoadedApk获取的ClassLoader是否为DexClassLoader。

类替换

类替换是指在已有的类上，修改或新增方法、变量等，使之达到修改Bug或逻辑的目的。与方法替代不同的是，类替代需要重新加载类，但是重新加载时会导致原来的实例被回收，并重新创建新的实例。

以下是一个简单的类替换示例：

public class ExampleClass {

    public int num = 1;

    public void originalMethod(){
        // ...
    }

}

// 修改后的实现
public class ExampleClass {

    public int num = 2;

    public void originalMethod(){
        // ...
    }

    public void newMethod(){
        // ...
    }

}

在类替换的过程中，需要先使用DexClassLoader加载新的实现，然后使用系统的ClassLoader或者父类的ClassLoader加载旧的实现，获取两个ClassLoader的实例的成员变量和方法等信息，然后利用Java的反射机制，将旧的实现替换为新的实现。

AndFix使用示例

集成AndFix

Gradle集成

在app/build.gradle文件中添加依赖：

dependencies {
    implementation "com.alipay.euler:andfix:0.5.0@aar"
}

下载AndFix源码

可以通过Github下载AndFix源码，然后将代码拷贝到自己的项目中使用。

应用热修复

通过AndFix进行热修复的基本流程如下：

从服务器中下载补丁文件，保存到设备上；
加载补丁；
热修复应用。

以下是一个非常简单的AndFix示例：

public class SampleApplication extends Application {

    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        AndFixManager.getInstance().initPatch(this);
    }

}

public class AndFixManager {

    private static AndFixManager instance;

    private AndFixManager(){}

    public static AndFixManager getInstance(){
        if (instance == null) {
            synchronized (AndFixManager.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new AndFixManager();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

    /**
     * 初始化AndFix
     * @param context
     */
    public void initPatch(Context context) {
        String patchDir = getPatchDir(context);
        File file = new File(patchDir);
        if (!file.exists()) {
            file.mkdirs();
        }
        String patchFile = file.getAbsolutePath() + File.separator + "patch.apk";
        File patch = new File(patchFile);
        if (patch.exists()) {
            try {
                PatchManager patchManager = new PatchManager(context);
                patchManager.loadPatch();
            } catch (Throwable throwable) {
                // ...
            }
        }
    }

    /**
     * 获取补丁文件保存目录
     * @param context
     * @return
     */
    private String getPatchDir(Context context) {
        return context.getFilesDir().getAbsolutePath() + "/patch/";
    }

}

通过以上代码，可以在应用启动时初始化AndFix。在初始化时，会首先检查设备上是否有补丁文件，如果有则进行加载。为了方便测试，这里我们使用一个已经存在的补丁文件patch.apk。

原生方法的热修复

在AndFix中，通过Native实现热修复方法。以下是一个简单的Native方法热修复示例：

public class ExampleClass {

    public native int originalMethod();

}

//修改后的实现
public class ExampleClass {

    public native int originalMethod();

    static {
        System.loadLibrary("AndFix");
    }
}

需要注意的是，在Native方法热修复中，修复代码需要通过Native方法编写。可以使用以下命令生成.h和.c文件：

javah -classpath [使用的Classpath] -d [输出目录] [类名]

通过以上命令生成的.h和.c文件，可以在编写代码时使用。具体可以参考AndFix的官方文档。

类替换的热修复

对于类替换的热修复，需要在补丁文件中指定替换的类名和路径。在AndFix中，可以通过重写MyApplication类的patchDirectory()方法，指定补丁文件所在目录，以及重写patchName()方法，指定补丁文件的名称。相关代码如下：

public class SampleApplication extends Application {

    @Override
    protected String patchDirectory() {
        return getPatchDir(this);
    }

    @Override
    protected String patchName() {
        return "patch.jar";
    }

}

在补丁文件中，需要编译对应的类文件，并保存到相应的包目录中。例如：

com.test.example.ExampleClass.class

在实际应用中，会存在更加复杂的热修复需求。上述示例仅为了让初学者能够了解AndFix热修复原理及部分应用示例，更复杂的热修复需求需要根据具体情况进行实现。

总结

AndFix是一种Android热修复框架，利用Java的Instrumentation技术，动态地替换已经存在的类、方法、变量等的实现，以达到热修复已存在的Bug或问题的目的。在使用AndFix进行热修复时，需要注意版本兼容性、Classloader的选择、Native函数的使用等问题。

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