Android 热修补方案（AndFix）

AndFix介绍

AndFix是一个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。AndFix就是 “Android Hot-Fix”的缩写。

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是阿里的开源项目。https://github.com/alibaba/AndFix

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小例子：

下载demo APK http://120.55.185.35:8080/old.apk

demo 下载地址，或者扫描下面二维码，安装好apk后运行AndFixDemo，点击“提示信息”按钮，跳出“未修复的toast”，点击“开始修复”，app会到远程服务端下载补丁包更新，大概会持续几秒钟，等待几秒后再次点击“提示信息”按钮，会弹出修复好的内容

实际运行中则不需要点击“开始修复”按钮，在demo中为了对比效果，所以加了按钮去控制

实际运行中检测需要打补丁的方案：

1. 类似检测升级，在打开app或者某个页面去检测
2. 服务端推送（需要和服务端定义更多实现细节）

 

AndFix的优点很明显

1. 补丁包很小（上面的例子，补丁包才几K），打补丁的速度很快
2. 打好补丁后，后续都不用再打了

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使用方法：

1. 添加依赖

 

2. 在自定义Application中初始化，并在AndroidManifest.xml中注册该Application

 

3.在activity 中打补丁，（这里省略了检测步骤，默认就是直接下载补丁并更新，实际开发中需要对补丁的版本进行检测，更新好后删除补丁包，动态获取补丁路径等等）

 

4.到这里已经完成了配置工作，接下来用正式的key的打包，就生成了old.apk, 把old.apk放到了服务器上，项目就上线了

 

5.项目上线后，会有各种突发情况，（比如文案修改，紧急bug，造成app crash等麻烦，正常情况只有进行版本升级），这里看下AndFix热修补的步骤，以修改showToast方法为例子

 

6.现在把showToast方法修改，并打包，命名为fix.apk

 

7.下载apkpatch工具

 

8.制作补丁包，cd 到目录下，运行apkpatch.bat -f fix.apk -t old.apk -o output1 -k demo.jks -p 123456 -a demo -e 123456

（这里-t 为老的apk -f为修复过的apk，-o 为输出目录 -k 为打包的key -p -e 为密码 -a 为别名）

 

9.屏幕输出了增加了修改了toast的方法 ，同时目录下新增了output1 目录，点进去查看，其中.apatch为真正的补丁包

 

10. 用dex2Jar工具把diff文件转成jar文件，在用jd.gui查看

其实这个工具就是比对两个dex文件，分析出修改过的地方，然后生成补丁包
 

11. 把.apatch命名为app.apatch上传至服务器，坐等客户端打补丁

 

源码分析：

1首先来看下在application中的初始化

@Override    public void onCreate() {        super.onCreate();        // 初始化patch管理类        mPatchManager = new PatchManager(this);        // 初始化patch版本        mPatchManager.init("2.0");        // 加载已经添加到PatchManager中的patch        mPatchManager.loadPatch();    }

 

2 构造了PatchManager对象，来看下代码

public PatchManager(Context context) {        mContext = context;        mAndFixManager = new AndFixManager(mContext); //初始化AndFixManager，等会再介绍          //getFileDir 获取的是/data/data/<application package>/files        //在这里是 /data/data/<application package>/files/apatch        mPatchDir = new File(mContext.getFilesDir(), DIR);        // 支持并发访问的有序的补丁集合        mPatchs = new ConcurrentSkipListSet<Patch>();        // ClassLoader的集合，同样也是基于线程安全的        mLoaders = new ConcurrentHashMap<String, ClassLoader>();    }

 

3 初始化patch版本，代码

public void init(String appVersion) {        //再次检测patch存放路径        if (!mPatchDir.exists() && !mPatchDir.mkdirs()) {// make directory fail            Log.e(TAG, "patch dir create error.");            return;        } else if (!mPatchDir.isDirectory()) {// not directory            mPatchDir.delete();            return;        }        //用SharedPreferences 获取path的版本        SharedPreferences sp = mContext.getSharedPreferences(SP_NAME,                Context.MODE_PRIVATE);        String ver = sp.getString(SP_VERSION, null);        if (ver == null || !ver.equalsIgnoreCase(appVersion)) {        //如果是第一次使用或者版本不一致，则删除所有Patch ，这里equalsIgnoreCase是忽略大小写的equals            cleanPatch();        // 存放版本             sp.edit().putString(SP_VERSION, appVersion).commit();        } else {        // 加载有所的Patch            initPatchs();        }    }    private void initPatchs() {        File[] files = mPatchDir.listFiles();        for (File file : files) {            addPatch(file);        }    }

 

4 加载已经添加到PatchManager中的patch，代码

/**     * load patch,call when application start     * 这里写的也很清楚了，在程序启动的时候调用     */    public void loadPatch() {        //首先加载了通用的类加载器        mLoaders.put("*", mContext.getClassLoader());// wildcard        Set<String> patchNames;        List<String> classes;        //遍历每个补丁包  Patch 的结构HashMap<String, List<String>>()        //实际中，只会有一个key，就是你修改后apk的名字，list中存放修改的className        //fix----[cv.cocoa.com.andfixdemo.MainActivity_CF]        for (Patch patch : mPatchs) {            patchNames = patch.getPatchNames();            for (String patchName : patchNames) {                classes = patch.getClasses(patchName);                //更新补丁                mAndFixManager.fix(patch.getFile(), mContext.getClassLoader(),                        classes);            }        }    }

 

5.在Application中的初始化代码就完成了，其中还有一个AndFixManager没讲，AndFixManager在构造前，会做一个兼容性的检测，放在了Compat 类中，代码

public class Compat {    public static boolean isChecked = false;    public static boolean isSupport = false;    /**     * whether support on the device     * 需要对兼容性进行检测，检测的判断是不能是YunOs的手机，sdk的版本必须是在2.3-6.0之间     * @return true if the device support AndFix     */    public static synchronized boolean isSupport() {        if (isChecked)            return isSupport;        isChecked = true;        // AndFix.setup()判断是Dalvik还是Art虚拟机，来注册Native方法        if (!isYunOS() && AndFix.setup() && isSupportSDKVersion()) {            isSupport = true;        }        if (inBlackList()) {            isSupport = false;        }        return isSupport;    }}

/**     * initialize     *     * @return true if initialize success     *      *  判断是Dalvik还是Art虚拟机，并初始化native的方法，     *      * 官方文档中说到https://developer.android.com/guide/practices/verifying-apps-art.html     * You can verify which runtime is in use by calling System.getProperty("java.vm.version"). If ART is in use, the property's value is "2.0.0" or higher.     *       */    public static boolean setup() {        try {            final String vmVersion = System.getProperty("java.vm.version");            boolean isArt = vmVersion != null && vmVersion.startsWith("2");            int apilevel = Build.VERSION.SDK_INT;            return setup(isArt, apilevel);        } catch (Exception e) {            Log.e(TAG, "setup", e);            return false;        }    }

6.然后再来看下AndFixManager 的代码

//最关键的就是这里，获取到Class对象后，用反射获取修改的方法private void fixClass(Class<?> clazz, ClassLoader classLoader) {        //java反射获取Class的方法        Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();        MethodReplace methodReplace;        String clz;        String meth;        for (Method method : methods) {            // 找到MethodReplace的注解            methodReplace = method.getAnnotation(MethodReplace.class);            if (methodReplace == null)                continue;            //对照上面的demo，clz就是cv.cocoa.com.andfixdemo.MainActivity            clz = methodReplace.clazz();              //对照上面的demo，meth 就是showToast            meth = methodReplace.method();            if (!isEmpty(clz) && !isEmpty(meth)) {                //替换方法                replaceMethod(classLoader, clz, meth, method);            }        }    }    /**     * replace method     *      * @param classLoader classloader     * @param clz class     * @param meth name of target method      * @param method source method     */    private void replaceMethod(ClassLoader classLoader, String clz,            String meth, Method method) {        try {            String key = clz + "@" + classLoader.toString();            Class<?> clazz = mFixedClass.get(key);            if (clazz == null) {// class not load                Class<?> clzz = classLoader.loadClass(clz);                // initialize target class                clazz = AndFix.initTargetClass(clzz);            }            if (clazz != null) {// initialize class OK                mFixedClass.put(key, clazz);                Method src = clazz.getDeclaredMethod(meth,                        method.getParameterTypes());                //调用jni的方法                AndFix.addReplaceMethod(src, method);            }        } catch (Exception e) {            Log.e(TAG, "replaceMethod", e);        }    }

 

7.总的来说，java 层的代码就是做兼容性的检测，对apatch补丁文件进行检测，然后对补丁文件中的注解进行查找，最后传递给jni层。（可能java层有写还没讲到，比如补丁安全性的验证等，后续再补上），这里先来讲下jni层的东西。

AndFix 支持 ART 和Dalvik , 同是art 又区分为5.0，5.1，6.0, 这里主要使用 AndFix类中 setup()的方法，然后再调用andfix.cpp 中的方法

//jni层的setup//isart //apilevelstatic jboolean setup(JNIEnv* env, jclass clazz, jboolean isart,        jint apilevel) {    isArt = isart;    LOGD("vm is: %s , apilevel is: %i", (isArt ? "art" : "dalvik"),            (int )apilevel);    //判断是否art       if (isArt) {        return art_setup(env, (int) apilevel);    } else {        return dalvik_setup(env, (int) apilevel);    }}/* * 注册jni */static JNINativeMethod gMethods[] = {/* name, signature, funcPtr */{ "setup", "(ZI)Z", (void*) setup }, { "replaceMethod",        "(Ljava/lang/reflect/Method;Ljava/lang/reflect/Method;)V",        (void*) replaceMethod }, { "setFieldFlag",        "(Ljava/lang/reflect/Field;)V", (void*) setFieldFlag }, };

 

8. 判断好虚拟机后，分别调用不同的实现，这里以dalvik为例

参考 ：http://blog.csdn.net/com360/article/details/46671315

extern jboolean __attribute__ ((visibility ("hidden"))) dalvik_setup(        JNIEnv* env, int apilevel) {    //Davik虚拟机实现 是在libdvm.so中    //dlopen（）函数以指定模式打开指定的动态链接库文件，并返回dalvik的句柄    void* dvm_hand = dlopen("libdvm.so", RTLD_NOW);    if (dvm_hand) {//调用dvm_dlsym 获取dvmDecodeIndirectRef 的函数指针        dvmDecodeIndirectRef_fnPtr = dvm_dlsym(dvm_hand,                apilevel > 10 ?                        "_Z20dvmDecodeIndirectRefP6ThreadP8_jobject" :                        "dvmDecodeIndirectRef");        if (!dvmDecodeIndirectRef_fnPtr) {            return JNI_FALSE;        }        dvmThreadSelf_fnPtr = dvm_dlsym(dvm_hand,                apilevel > 10 ? "_Z13dvmThreadSelfv" : "dvmThreadSelf");        if (!dvmThreadSelf_fnPtr) {            return JNI_FALSE;        }        jclass clazz = env->FindClass("java/lang/reflect/Method");        jClassMethod = env->GetMethodID(clazz, "getDeclaringClass",                        "()Ljava/lang/Class;");        return JNI_TRUE;    } else {        return JNI_FALSE;    }}extern void __attribute__ ((visibility ("hidden"))) dalvik_replaceMethod(        JNIEnv* env, jobject src, jobject dest) {    jobject clazz = env->CallObjectMethod(dest, jClassMethod);    ClassObject* clz = (ClassObject*) dvmDecodeIndirectRef_fnPtr(            dvmThreadSelf_fnPtr(), clazz);    clz->status = CLASS_INITIALIZED;    //FromReflectedMethod转换一个java.lang.reflect.Method或java.lang.reflect.Constructor对象到一个方法ID。    Method* meth = (Method*) env->FromReflectedMethod(src);    Method* target = (Method*) env->FromReflectedMethod(dest);    LOGD("dalvikMethod: %s", meth->name);    meth->clazz = target->clazz;    meth->accessFlags |= ACC_PUBLIC;    meth->methodIndex = target->methodIndex;    meth->jniArgInfo = target->jniArgInfo;    meth->registersSize = target->registersSize;    meth->outsSize = target->outsSize;    meth->insSize = target->insSize;    meth->prototype = target->prototype;    meth->insns = target->insns;    meth->nativeFunc = target->nativeFunc;}