戳上面的蓝字关注我们哦！

作者：MinuitZhttps://www.jianshu.com/p/9e67e3eb129b由作者授权并原创首发

周一发布了新版本，当天晚上用户就为app未测试到的bug发飙了，恩，很快就找到了问题所在，一个容易疏忽的空指针。虽然只是一个小小的bug但是不修复是很影响用户体验的啊，如果要重新修复上线，波及范围太广了，所有用户又要重新下载。我们可以让这个bug“偷偷”的修复

1.类加载的过程

类加载由ClassLoader的实现类完成。玩过反编译的都知道，我们在解压了apk之后，最终会需要dex格式的文件来搞事，这个dex由class文件打包而成。那么安卓中，要加载dex文件中的class文件，需要用到DexClassLoader或者PathClassLoader。

我们可以直接在AS中点开，但是却无法正常查看，因为这些是系统级的源码。我们可以选择下载源码，或者直接在http://androidxref.com/中找一找。

1.1先来看看类加载器

PathClassLoader 可以加载Android系统中的dex文件DexClassLoader 可以加载任意目录的dex/zip/apk/jar文件 , 但是要指定optimizedDirectory.这两个类加载器都继承BaseDexClassLoader, 并且在构造函数中, DexClassLoader多传入了一个optimizedDirectory, 这一点先暂记一下

看一下BaseDexClassLoader的构造方法:

public class BaseDexClassLoader extends ClassLoader {    private final DexPathList pathList;    public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory, String libraryPath, ClassLoader parent){        super(parent);        this.pathList = new DexPathList(this, dexPath, libraryPath, optimizedDirectory);    }    ...}

构造方法中初始化了pathList, 传入三个参数 , 分别为dexPath：目标文件路径（一般是dex文件，也可以是jar/apk/zip文件）所在目录。热修复时用来指定新的dexoptimizedDirectory：dex文件的输出目录（因为在加载jar/apk/zip等压缩格式的程序文件时会解压出其中的dex文件，该目录就是专门用于存放这些被解压出来的dex文件的）。libraryPath：加载程序文件时需要用到的库路径。parent：父加载器

1.2 加载类的过程

在BaseDexClassLoader中 , 紧接着构造函数的是一个叫findClass的方法 , 这个方法用来加载dex文件中对应的class文件.

@Overrideprotected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {    List<Throwable> suppressedExceptions = new ArrayList<Throwable>();    //从pathList中找到相应类名的class文件    Class c = pathList.findClass(name, suppressedExceptions);    //判空, 抛出异常    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;}

大体上不难理解, 拿到初始化完成的 pathList 之后 , 根据类名找出相应的class字节码文件, 如果没有异常直接返回class.接下来我们继续跟进pathList

1.3 DexPathList

DexPathList 源码在这里好了, 点开源码不要慌 , 我们目前只需要知道两个东西:

构造函数. 我们在BaseDexClassLoader中实例化DexPathList需要用到findClass方法, 在BaseDexClassLoader的findClass中, 本质调用了DexpathList的fndClass方法.其他的方法姑且不用关心.1->构造函数

public DexPathList(ClassLoader definingContext, String dexPath,        String libraryPath, File optimizedDirectory) {     this.definingContext = definingContext;     ArrayList<IOException> suppressedExceptions = new ArrayList<IOException>();     // save dexPath for BaseDexClassLoader     this.dexElements = makePathElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory,                                         suppressedExceptions);     this.nativeLibraryDirectories = splitPaths(libraryPath, false);     this.systemNativeLibraryDirectories =             splitPaths(System.getProperty("java.library.path"), true);     List<File> allNativeLibraryDirectories = new ArrayList<>(nativeLibraryDirectories);     allNativeLibraryDirectories.addAll(systemNativeLibraryDirectories);     this.nativeLibraryPathElements = makePathElements(allNativeLibraryDirectories, null,                                                       suppressedExceptions);    }

首先 , 将传入的classLoader保存起来 , 接下来使用makePathElements方法 ,来初始化Element数组 .

那接下来无疑是分析makeDexElements()方法了，因为这部分代码比较长，引用一下大神的分析：

private static Element[] makeDexElements(ArrayList<File> files, File optimizedDirectory, ArrayList<IOException> suppressedExceptions) {    // 1.创建Element集合    ArrayList<Element> elements = new ArrayList<Element>();    // 2.遍历所有dex文件（也可能是jar、apk或zip文件）    for (File file : files) {        ZipFile zip = null;        DexFile dex = null;        String name = file.getName();        ...        // 如果是dex文件        if (name.endsWith(DEX_SUFFIX)) {            dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory);        // 如果是apk、jar、zip文件（这部分在不同的Android版本中，处理方式有细微差别）        } else {            zip = file;            dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory);        }        ...        // 3.将dex文件或压缩文件包装成Element对象，并添加到Element集合中        if ((zip != null) || (dex != null)) {            elements.add(new Element(file, false, zip, dex));        }    }    // 4.将Element集合转成Element数组返回    return elements.toArray(new Element[elements.size()]);}

总体来说，DexPathList的构造函数是将一个个的目标（可能是dex、apk、jar、zip , 这些类型在一开始时就定义好了）封装成一个个Element对象，最后添加到Element集合中。

其实，Android的类加载器（不管是PathClassLoader，还是DexClassLoader），它们最后只认dex文件，而loadDexFile()是加载dex文件的核心方法，可以从jar、apk、zip中提取出dex，但这里先不分析了，因为第1个目标已经完成，等到后面再来分析吧。

2->findClass方法

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;}

在DexPathList的构造函数中已经初始化了dexElements，所以这个方法就很好理解了，只是对Element数组进行遍历，一旦找到类名与name相同的类时，就直接返回这个class，找不到则返回null。

为什么是调用DexFile的loadClassBinaryName()方法来加载class？这是因为一个Element对象对应一个dex文件，而一个dex文件则包含多个class。也就是说Element数组中存放的是一个个的dex文件，而不是class文件！！！这可以从Element这个类的源码和dex文件的内部结构看出。

2.热修复的实现方法

加载class会使用BaseDexClassLoader，在加载时，会遍历文件下的element，并从element中获取dex文件方案，class文件在dex里面 , 找到dex的方法是遍历数组 , 那么热修复的原理, 就是将改好bug的dex文件放进集合的头部, 这样遍历时会首先遍历修复好的dex并找到修复好的类 . 这样 , 我们就能在没有发布新版本的情况下 , 修改现有的bug。虽然我们无法改变现有的dex文件，但是遍历的顺序是从前往后的，在旧dex中的目标class是没有机会上场的。

3.手撸一个热修复Demo

在了解了大致的热修复过程之后，我们要准备好以下几个东西：

带有bug的apk，并且可以获取到dex文件来修复已修复bug的dex文件因为修复工作是需要隐秘的进行的 , 毕竟有bug也不是什么光彩的事儿 , 所以我吧dex的插入操作放在Splash界面中. 在Splash时先检测有没有dex文件, 如果有则进行插入 , 否则直接进入MainActivity.1->写一个有bug的程序哇, 是不是第一次见到这么爽的需求~首先在MainActivty中写一个bug出来:

public class BugTest {    public void getBug(Context context) {        //模拟一个bug        int i = 10;        int a = 0;        Toast.makeText(context, "Hello,Minuit:" + i / a, Toast.LENGTH_SHORT).show();    }}public class MainActivity extends AppCompatActivity {    Button btnFix;    @Override    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {        super.onCreate(savedInstanceState);        setContentView(R.layout.activity_main);        init();        new BugTest().getBug(MainActivity.this);    }    private void init() {        btnFix = findViewById(R.id.btn_fix);    }}

运行这段代码必然会报错的 , 但是我们要首先吧这段代码装到手机上 , 方便之后的修复.

接下来编写SplashActivity以及工具类 . 大家可以根据具体逻辑修改

/***@author Minuit*@time 2018/6/25 0025 15:50*/public class FixDexUtil {    private static final String DEX_SUFFIX = ".dex";    private static final String APK_SUFFIX = ".apk";    private static final String JAR_SUFFIX = ".jar";    private static final String ZIP_SUFFIX = ".zip";    public static final String DEX_DIR = "odex";    private static final String OPTIMIZE_DEX_DIR = "optimize_dex";    private static HashSet<File> loadedDex = new HashSet<>();    static {        loadedDex.clear();    }    /**     * 加载补丁，使用默认目录：data/data/包名/files/odex     *     * @param context     */    public static void loadFixedDex(Context context) {        loadFixedDex(context, null);    }    /**     * 加载补丁     *     * @param context       上下文     * @param patchFilesDir 补丁所在目录     */    public static void loadFixedDex(Context context, File patchFilesDir) {        // dex合并之前的dex        doDexInject(context, loadedDex);    }    /**    *@author Minuit    *@time 2018/6/25 0025 15:51    *@desc 验证是否需要热修复    */    public static boolean isGoingToFix(@NonNull Context context) {        boolean canFix = false;        File externalStorageDirectory = Environment.getExternalStorageDirectory();        // 遍历所有的修复dex , 因为可能是多个dex修复包        File fileDir = externalStorageDirectory != null ?                externalStorageDirectory :                new File(context.getFilesDir(), DEX_DIR);// data/data/包名/files/odex（这个可以任意位置）        File[] listFiles = fileDir.listFiles();        for (File file : listFiles) {            if (file.getName().startsWith("classes") &&                    (file.getName().endsWith(DEX_SUFFIX)                            || file.getName().endsWith(APK_SUFFIX)                            || file.getName().endsWith(JAR_SUFFIX)                            || file.getName().endsWith(ZIP_SUFFIX))) {                loadedDex.add(file);// 存入集合                //有目标dex文件, 需要修复                canFix = true;            }        }        return canFix;    }    private static void doDexInject(Context appContext, HashSet<File> loadedDex) {        String optimizeDir = appContext.getFilesDir().getAbsolutePath() +                File.separator + OPTIMIZE_DEX_DIR;        // data/data/包名/files/optimize_dex（这个必须是自己程序下的目录）        File fopt = new File(optimizeDir);        if (!fopt.exists()) {            fopt.mkdirs();        }        try {            // 1.加载应用程序dex的Loader            PathClassLoader pathLoader = (PathClassLoader) appContext.getClassLoader();            for (File dex : loadedDex) {                // 2.加载指定的修复的dex文件的Loader                DexClassLoader dexLoader = new DexClassLoader(                        dex.getAbsolutePath(),// 修复好的dex（补丁）所在目录                        fopt.getAbsolutePath(),// 存放dex的解压目录（用于jar、zip、apk格式的补丁）                        null,// 加载dex时需要的库                        pathLoader// 父类加载器                );                // 3.开始合并                 // 合并的目标是Element[],重新赋值它的值即可                /**                 * BaseDexClassLoader中有 变量: DexPathList pathList                 * DexPathList中有 变量 Element[] dexElements                 * 依次反射即可                 */                //3.1 准备好pathList的引用                Object dexPathList = getPathList(dexLoader);                Object pathPathList = getPathList(pathLoader);                //3.2 从pathList中反射出element集合                 Object leftDexElements = getDexElements(dexPathList);                Object rightDexElements = getDexElements(pathPathList);                //3.3 合并两个dex数组                Object dexElements = combineArray(leftDexElements, rightDexElements);                // 重写给PathList里面的Element[] dexElements;赋值                Object pathList = getPathList(pathLoader);// 一定要重新获取，不要用pathPathList，会报错                setField(pathList, pathList.getClass(), "dexElements", dexElements);            }            Toast.makeText(appContext, "修复完成", Toast.LENGTH_SHORT).show();        } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        }    }    /**     * 反射给对象中的属性重新赋值     */    private static void setField(Object obj, Class<?> cl, String field, Object value) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {        Field declaredField = cl.getDeclaredField(field);        declaredField.setAccessible(true);        declaredField.set(obj, value);    }    /**     * 反射得到对象中的属性值     */    private static Object getField(Object obj, Class<?> cl, String field) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {        Field localField = cl.getDeclaredField(field);        localField.setAccessible(true);        return localField.get(obj);    }    /**     * 反射得到类加载器中的pathList对象     */    private static Object getPathList(Object baseDexClassLoader) throws ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException {        return getField(baseDexClassLoader, Class.forName("dalvik.system.BaseDexClassLoader"), "pathList");    }    /**     * 反射得到pathList中的dexElements     */    private static Object getDexElements(Object pathList) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {        return getField(pathList, pathList.getClass(), "dexElements");    }    /**     * 数组合并     */    private static Object combineArray(Object arrayLhs, Object arrayRhs) {        Class<?> clazz = arrayLhs.getClass().getComponentType();        int i = Array.getLength(arrayLhs);// 得到左数组长度（补丁数组）        int j = Array.getLength(arrayRhs);// 得到原dex数组长度        int k = i + j;// 得到总数组长度（补丁数组+原dex数组）        Object result = Array.newInstance(clazz, k);// 创建一个类型为clazz，长度为k的新数组        System.arraycopy(arrayLhs, 0, result, 0, i);        System.arraycopy(arrayRhs, 0, result, i, j);        return result;    }}

接下来 , 我们在Splash中进行检测以及修复工作

        if (FixDexUtil.isGoingToFix(activity)) {            FixDexUtil.loadFixedDex(activity, Environment.getExternalStorageDirectory());        }        new Thread(new Runnable() {            @Override            public void run() {                try {                    Thread.sleep(2000);                    startActivity(new Intent(activity,MainActivity.class));                    finish();                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }            }        }).start();

接下来 , 在As中一定一定要把instance run取消勾选，因为instance run用到的原理也是热修复的原理，也就是在重新运行app时不会完整的安装，只会安装你修改过的代码。

编译运行：

恩，接下来我们要修复bug，并且将修复好的包放进sd卡里面，这样在Splash开始时就会自动遍历到dex。

2->编写修复好的dex定位一下bug是出现在BugTest 中 , 所以我们首先修复bug

public void getBug(Context context) {        int i = 10;        int a = 1;        Toast.makeText(context, "Hello,Minuit:" + i / a, Toast.LENGTH_SHORT).show();    }

然后将class文件打包成dex文件首先点击Build->Rebuild Project 来重新构建, 构建完成之后, 可以在app / build / interintermediate / debug / 包名/ 找到你刚刚修改的class文件 , 将他拷贝出来

注意 , 拷贝出来要连同包名一起, 像这样

因为在dex中的class文件是包名.类名的形式 , 所以我们在做dex文件时, 也要讲相对应的包名加上 . 这里反编译一个demo作为例子：

反编译class文件,挑出一个类接下来就要生成dex文件了

要将class文件打包成dex文件，就需要用到dx指令，这个dx指令类似于java指令。dx指令也需要有程序来提供，它就在Android SDK的build-tools目录下各个Android版本目录之中。

接下来使用指令来编译, shift+右击打开命令行 , 输入指令:

dx --dex --output c:\Users\Administrator\Desktop\dex\classes.dex c:\Users\Administrator\Desktop\dex

具体的语法大家手动dx --help自己看一下 , 输入如下指令后 , 我桌面的dex文件下, 与刚刚拷贝的文件夹平级会出现一个classes.dex的文件。

接下来将dex文件拷贝到sd卡下面 , 当然如果是真实项目去下载的话 , 当然是要下载到特定目录了

至此，在Splash界面的检测时会见到到目标的dex文件, 返回true , 会开始进行热修复(拼接Element数组)的操作, 再次进入到主界面当然就不会报错了.那么, 出错的那个class去哪里了??? 它还在整个Elements的集合中的某一个dex中, 只不过没有机会调用到了而已。

如果想进技术群交流，关注公众号并在后台回复 “加群”

推荐阅读：

热修复原理之热修复框架对比和代码修复

Android插件化原理之Activity插件化

做了7年程序员，这7年工作教会了我什么？