史上超详细的Tinker热修复原理

tinker热修复是基于类的
1)Tinker是一个java技术
2)使用java技术实现不会遇到兼容性问题,因为java完全是跨平台的

因为Tinker是一个java技术,通过dex插队的方式来进行热修复的,所以必须要对安卓系统加载类有所了解。
相关的几个类在系统源码中的位置:

\libcore\dalvik\src\main\java\dalvik\system

Android系统的类加载器是PathClassLoader,它继承自BaseDexClassLoader,BaseDexClassLoader继承自ClassLoader,


我们要使用Android系统的加载类,使用的是PathClassLoader

PathClassLoader pathClassLoader = (PathClassLoader) getClassLoader();
pathClassLoader.loadClass("全类名");

点进loadClass可以看到,pathClassLoader调用的是ClassLoader的loadClass,PathClassLoader没有重写loadClass这个方法。

然后点击loadClass这个方法,进入到了ClassLoader类中:

 protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
            // First, check if the class has already been loaded
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                try {
                    if (parent != null) {
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
                        c = findBootstrapClassOrNull(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    // ClassNotFoundException thrown if class not found
                    // from the non-null parent class loader
                }

                if (c == null) {
                    // If still not found, then invoke findClass in order
                    // to find the class.
                    c = findClass(name);
                }
            }
            return c;
    }

主要看父类不存在的情况下:

if (c == null) { 
    c = findClass(name);
}

此时会调用ClassLoader本类的findClass方法:

 protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
   throw new ClassNotFoundException(name);
}

ClassLoader本类的findClass方法抛出了一个异常,抛异常不会真的会抛,意味着子类会去重写。
BaseDexClassLoader会去重写这个方法,那它重写的作用是:寻找类,返回这个类。
在这个重写方法中将查找类的工作交给了pathList

    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        List<Throwable> suppressedExceptions = new ArrayList<Throwable>();
        Class c = pathList.findClass(name, suppressedExceptions);
        if (c == null) {
            ClassNotFoundException cnfe = new ClassNotFoundException("Didn't find class \"" + name + "\" on path: " + pathList);
            for (Throwable t : suppressedExceptions) {
                cnfe.addSuppressed(t);
            }
            throw cnfe;
        }
        return c;
    }

这个pathList是DexPathList

private final DexPathList pathList;

查看DexPathList中的findClass方法,可以看到做了循环操作,有个Element对象,这个Element就是加载到内存后的对象,然后通过得到DexFile去加载一个类,使用的loadClassBinaryName(其实就是loadClass)来得到dex中的类。

方法中的这个Element就是dex被加载到内存中的一个对象,就好比解析json数据放到了JavaBean中,dex解析后放到了Element中,

public Class findClass(String name, List<Throwable> suppressed) {
        for (Element element : dexElements) {
            DexFile dex = element.dexFile;

            if (dex != null) {
                Class clazz = dex.loadClassBinaryName(name, definingContext, suppressed);
                if (clazz != null) {
                    return clazz;
                }
            }
        }
        if (dexElementsSuppressedExceptions != null) {
            suppressed.addAll(Arrays.asList(dexElementsSuppressedExceptions));
        }
        return null;
}

其中下面这句很关键,如果clazz不为空,则直接返回,不会再去遍历后面的类

if (clazz != null) {
   return clazz;
}

可以查看Element这个对象的属性

        private final File dir;
        private final boolean isDirectory;
        private final File zip;
        private final DexFile dexFile;

        private ZipFile zipFile;
        private boolean initialized;

那我们实不是要自己组装Element呢,这个是不需要的,下面是DexPathList中的一个重要方法,可以看到系统帮我们做了组装的工作。

private static Element[] makePathElements(List<File> files, File optimizedDirectory,
                                              List<IOException> suppressedExceptions) {
        List<Element> elements = new ArrayList<>();
        /*
         * Open all files and load the (direct or contained) dex files
         * up front.
         */
        for (File file : files) {
            File zip = null;
            File dir = new File("");
            DexFile dex = null;
            String path = file.getPath();
            String name = file.getName();

            if (path.contains(zipSeparator)) {
                String split[] = path.split(zipSeparator, 2);
                zip = new File(split[0]);
                dir = new File(split[1]);
            } else if (file.isDirectory()) {
                // We support directories for looking up resources and native libraries.
                // Looking up resources in directories is useful for running libcore tests.
                elements.add(new Element(file, true, null, null));
            } else if (file.isFile()) {
                if (name.endsWith(DEX_SUFFIX)) {
                    // Raw dex file (not inside a zip/jar).
                    try {
                        dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory);
                    } catch (IOException ex) {
                        System.logE("Unable to load dex file: " + file, ex);
                    }
                } else {
                    zip = file;

                    try {
                        dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory);
                    } catch (IOException suppressed) {

                        suppressedExceptions.add(suppressed);
                    }
                }
            } else {
                System.logW("ClassLoader referenced unknown path: " + file);
            }

            if ((zip != null) || (dex != null)) {
                elements.add(new Element(dir, false, zip, dex));
            }
        }

        return elements.toArray(new Element[elements.size()]);
    }

所以我们自己得到Element就可以了,那如何得到呢?
需要先将对象还原,得到对象成员变量,再得到对象的成员变量中的数组 通过反射调用。

那我们可以得出结论:
1)dexpathlist是在BaseDexCalssLoader中作为引用的,而PathDexClassLoader是持有了dexpathlist的引用。
2) dex加到element中,是不需要我们去解析,实例化BaseClassLoader就帮我们做好相关的工作了。
3)实例化DexPathList调用了makePathElements,makePathElements这个方法里面做了组装dex文件的工作:先将一个dex文件装载为 一个DexFile,然后将DexFile装载为一个Element,返回给this.dexElements,this.dexElements是在DexPathList这个对象手中。

如何得到Element数组?
只有得到对象成员变量,才能将对象还原,才能获得Element数组,然后可以反射调用。

PathClassLoader是BaseDexClassLoader的子类,PathClassLoader持有了DexPathList的引用。

复制Element
创建一个新的数组,把从网络下载的dex通过转为element,放在新的数组的前面,系统的dex放在后面。

通过看源码得知:
dex文件到element,实例化BaseClassLoader就可以,直接上代码:

public void loadDex(Context context) {
        if (context == null) {
            return;
        }
        File filesDir = context.getDir("odex", Context.MODE_PRIVATE);
        File[] listFiles = filesDir.listFiles();
        for (File file : listFiles) {
            if (file.getName().endsWith(".dex")) {
                loaded.add(file);
            }
        }

        //修复
        String optimizeDir = filesDir.getAbsolutePath() + File.separator + "opt_dex";
        File fopt = new File(optimizeDir);
        if (!fopt.exists()) {
            fopt.mkdirs();
        }
        for (File dex : loaded) {
            DexClassLoader dexClassloader = new DexClassLoader(dex.getAbsolutePath(), optimizeDir,
                    null, context.getClassLoader());
            //BaseClassLoader  ----dexPathList   ---->dexElements;
            try {
                Class myDexClazzLoader = Class.forName("dalvik.system.BaseDexClassLoader");
                Field myPathListFiled = myDexClazzLoader.getDeclaredField("pathList");
                myPathListFiled.setAccessible(true);
                //dexPathList
                Object myPathListObject = myPathListFiled.get(dexClassloader);

                Class myPathClazz = myPathListObject.getClass();
                Field myElementsField = myPathClazz.getDeclaredField("dexElements");//dexElements

                myElementsField.setAccessible(true);
                Object myElements = myElementsField.get(myPathListObject);// Element[]   dexElements

                Class elemnt = systemElements.getClass().getComponentType();
                int systemLength = Array.getLength(systemElements);
                int myLength = Array.getLength(myElements);
                // 生成一个新的数组,类型为Element类型
                Object newElementArray = Array.newInstance(elemnt, systemLength + myLength);

                for (int i = 0; i < myLength + systemLength; i++) {
                    if (i < myLength) {
                        //先插入修复包的dex
                        Array.set(newElementArray, i, Array.get(myElements, i));
                    } else {
                        //系统的
                        Array.set(newElementArray, i, Array.get(systemElements, i - myLength));
                    }
                }

                Field elementsField = pathListObject.getClass().getDeclaredField("dexElements");
                elementsField.setAccessible(true);

                elementsField.set(pathListObject, newElementArray);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
}

最后说一下PathClassLoader和DexClassLoader的区别:
pathclassloader 加载的是apk中的类 /data/app/包名/apk 。
dexclassloader 可以加载任意路径 dex apk 中的类。
二者都继承自BaseClassLoader,BaseClassLoader继承自ClassLoader

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