周一發(fā)布了新版本，當(dāng)天晚上用戶就為app未測試到的bug發(fā)飆了嚷缭，恩供嚎，很快就找到了問題所在，一個容易疏忽的空指針峭状。雖然只是一個小小的bug但是不修復(fù)是很影響用戶體驗的啊克滴，如果要重新修復(fù)上線，波及范圍太廣了优床，所有用戶又要重新下載劝赔。
我們可以讓這個bug“偷偷”的修復(fù)

類加載的過程

類加載由ClassLoader的實現(xiàn)類完成。玩過反編譯的都知道胆敞，我們在解壓了apk之后着帽，最終會需要dex格式的文件來搞事杂伟，這個dex由class文件打包而成。那么安卓中仍翰，要加載dex文件中的class文件赫粥，需要用到DexClassLoader或者PathClassLoader

我們可以直接在AS中點開，但是卻無法正常查看予借，因為這些是系統(tǒng)級的源碼越平。我們可以選擇下載源碼，或者直接在AndroidXRef中找一找灵迫。

1. 先來看看類加載器

PathClassLoader 可以加載Android系統(tǒng)中的dex文件
DexClassLoader 可以加載任意目錄的dex/zip/apk/jar文件 , 但是要指定optimizedDirectory.
這兩個類加載器都繼承BaseDexClassLoader, 并且在構(gòu)造函數(shù)中, DexClassLoader多傳入了一個optimizedDirectory, 這一點先暫記一下

看一下BaseDexClassLoader的構(gòu)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);
    }
    ...
}

構(gòu)造方法中初始化了pathList, 傳入三個參數(shù) , 分別為
dexPath：目標(biāo)文件路徑（一般是dex文件秦叛，也可以是jar/apk/zip文件）所在目錄。熱修復(fù)時用來指定新的dex
optimizedDirectory：dex文件的輸出目錄（因為在加載jar/apk/zip等壓縮格式的程序文件時會解壓出其中的dex文件瀑粥，該目錄就是專門用于存放這些被解壓出來的dex文件的）挣跋。
libraryPath：加載程序文件時需要用到的庫路徑。
parent：父加載器

2. 加載類的過程

在BaseDexClassLoader中 , 緊接著構(gòu)造函數(shù)的是一個叫findClass的方法 , 這個方法用來加載dex文件中對應(yīng)的class文件.

@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    List<Throwable> suppressedExceptions = new ArrayList<Throwable>();
    //從pathList中找到相應(yīng)類名的class文件
    Class c = pathList.findClass(name, suppressedExceptions);
    //判空, 拋出異常
    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;
}

大體上不難理解, 拿到初始化完成的 pathList 之后 , 根據(jù)類名找出相應(yīng)的class字節(jié)碼文件, 如果沒有異常直接返回class.
接下來我們繼續(xù)跟進(jìn)pathList

3. DexPathList

DexPathList 源碼在這里
好了, 點開源碼不要慌 , 我們目前只需要知道兩個東西:

1. 構(gòu)造函數(shù). 我們在BaseDexClassLoader中實例化DexPathList需要用到
2. findClass方法, 在BaseDexClassLoader的findClass中, 本質(zhì)調(diào)用了DexpathList的fndClass方法.
   其他的方法姑且不用關(guān)心.

1->構(gòu)造函數(shù)

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 , 將傳入的classLoader保存起來 , 接下來使用makePathElements方法 ,來初始化Element數(shù)組 .

那接下來無疑是分析makeDexElements()方法了狞换，因為這部分代碼比較長避咆，引用一下大神的分析：

private static Element[] makeDexElements(ArrayList<File> files, File optimizedDirectory, ArrayList<IOException> suppressedExceptions) {
    // 1.創(chuàng)建Element集合
    ArrayList<Element> elements = new ArrayList<Element>();
    // 2.遍歷所有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修噪、jar蝇摸、zip文件（這部分在不同的Android版本中拔稳，處理方式有細(xì)微差別）
        } else {
            zip = file;
            dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory);
        }
        ...
        // 3.將dex文件或壓縮文件包裝成Element對象墨榄，并添加到Element集合中
        if ((zip != null) || (dex != null)) {
            elements.add(new Element(file, false, zip, dex));
        }
    }
    // 4.將Element集合轉(zhuǎn)成Element數(shù)組返回
    return elements.toArray(new Element[elements.size()]);
}

總體來說静浴，DexPathList的構(gòu)造函數(shù)是將一個個的目標(biāo)（可能是dex磷籍、apk适荣、jar、zip , 這些類型在一開始時就定義好了）封裝成一個個Element對象院领，最后添加到Element集合中弛矛。

其實，Android的類加載器（不管是PathClassLoader比然，還是DexClassLoader）丈氓，它們最后只認(rèn)dex文件，而loadDexFile()是加載dex文件的核心方法强法，可以從jar万俗、apk、zip中提取出dex饮怯，但這里先不分析了闰歪，因為第1個目標(biāo)已經(jīng)完成，等到后面再來分析吧蓖墅。

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的構(gòu)造函數(shù)中已經(jīng)初始化了dexElements库倘，所以這個方法就很好理解了临扮，只是對Element數(shù)組進(jìn)行遍歷，一旦找到類名與name相同的類時教翩，就直接返回這個class杆勇，找不到則返回null。

為什么是調(diào)用DexFile的loadClassBinaryName()方法來加載class饱亿？這是因為一個Element對象對應(yīng)一個dex文件蚜退，而一個dex文件則包含多個class。也就是說Element數(shù)組中存放的是一個個的dex文件路捧，而不是class文件９匕浴！杰扫！這可以從Element這個類的源碼和dex文件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)看出队寇。

熱修復(fù)的實現(xiàn)方法

加載class會使用BaseDexClassLoader，在加載時章姓，會遍歷文件下的element佳遣，并從element中獲取dex文件
方案 ，class文件在dex里面 , 找到dex的方法是遍歷數(shù)組 , 那么熱修復(fù)的原理, 就是將改好bug的dex文件放進(jìn)集合的頭部, 這樣遍歷時會首先遍歷修復(fù)好的dex并找到修復(fù)好的類 . 這樣 , 我們就能在沒有發(fā)布新版本的情況下 , 修改現(xiàn)有的bug凡伊。雖然我們無法改變現(xiàn)有的dex文件零渐，但是遍歷的順序是從前往后的，在舊dex中的目標(biāo)class是沒有機(jī)會上場的系忙。

手?jǐn)]一個熱修復(fù)Demo

在了解了大致的熱修復(fù)過程之后诵盼，我們要準(zhǔn)備好以下幾個東西：

1. 帶有bug的apk，并且可以獲取到dex文件來修復(fù)
2. 已修復(fù)bug的dex文件

因為修復(fù)工作是需要隱秘的進(jìn)行的 , 畢竟有bug也不是什么光彩的事兒 , 所以我吧dex的插入操作放在Splash界面中. 在Splash時先檢測有沒有dex文件, 如果有則進(jìn)行插入 , 否則直接進(jìn)入MainActivity.
1->寫一個有bug的程序
哇, 是不是第一次見到這么爽的需求~
首先在MainActivty中寫一個bug出來:

public class BugTest {
    public void getBug(Context context) {
        //模擬一個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);
    }
}

運(yùn)行這段代碼必然會報錯的 , 但是我們要首先吧這段代碼裝到手機(jī)上 , 方便之后的修復(fù).

接下來編寫SplashActivity以及工具類 . 大家可以根據(jù)具體邏輯修改

/**
*@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();
    }

    /**
     * 加載補(bǔ)丁银还，使用默認(rèn)目錄：data/data/包名/files/odex
     *
     * @param context
     */
    public static void loadFixedDex(Context context) {
        loadFixedDex(context, null);
    }

    /**
     * 加載補(bǔ)丁
     *
     * @param context       上下文
     * @param patchFilesDir 補(bǔ)丁所在目錄
     */
    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 驗證是否需要熱修復(fù)
    */
    public static boolean isGoingToFix(@NonNull Context context) {
        boolean canFix = false;
        File externalStorageDirectory = Environment.getExternalStorageDirectory();

        // 遍歷所有的修復(fù)dex , 因為可能是多個dex修復(fù)包
        File fileDir = externalStorageDirectory != null ?
                externalStorageDirectory :
                new File(context.getFilesDir(), DEX_DIR);// data/data/包名/files/odex（這個可以任意位置）

        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
                //有目標(biāo)dex文件, 需要修復(fù)
                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（這個必須是自己程序下的目錄）

        File fopt = new File(optimizeDir);
        if (!fopt.exists()) {
            fopt.mkdirs();
        }
        try {
            // 1.加載應(yīng)用程序dex的Loader
            PathClassLoader pathLoader = (PathClassLoader) appContext.getClassLoader();
            for (File dex : loadedDex) {
                // 2.加載指定的修復(fù)的dex文件的Loader
                DexClassLoader dexLoader = new DexClassLoader(
                        dex.getAbsolutePath(),// 修復(fù)好的dex（補(bǔ)斗缒）所在目錄
                        fopt.getAbsolutePath(),// 存放dex的解壓目錄（用于jar、zip蛹疯、apk格式的補(bǔ)督洳啤）
                        null,// 加載dex時需要的庫
                        pathLoader// 父類加載器
                );
                // 3.開始合并 
                // 合并的目標(biāo)是Element[],重新賦值它的值即可

                /**
                 * BaseDexClassLoader中有 變量: DexPathList pathList
                 * DexPathList中有 變量 Element[] dexElements
                 * 依次反射即可
                 */
                
                //3.1 準(zhǔn)備好pathList的引用
                Object dexPathList = getPathList(dexLoader);
                Object pathPathList = getPathList(pathLoader);
                //3.2 從pathList中反射出element集合 
                Object leftDexElements = getDexElements(dexPathList);
                Object rightDexElements = getDexElements(pathPathList);
                //3.3 合并兩個dex數(shù)組
                Object dexElements = combineArray(leftDexElements, rightDexElements);
                
                // 重寫給PathList里面的Element[] dexElements;賦值
                Object pathList = getPathList(pathLoader);// 一定要重新獲取，不要用pathPathList捺弦，會報錯
                setField(pathList, pathList.getClass(), "dexElements", dexElements);
            }
            Toast.makeText(appContext, "修復(fù)完成", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 反射給對象中的屬性重新賦值
     */
    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);
    }

    /**
     * 反射得到對象中的屬性值
     */
    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);
    }


    /**
     * 反射得到類加載器中的pathList對象
     */
    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");
    }

    /**
     * 數(shù)組合并
     */
    private static Object combineArray(Object arrayLhs, Object arrayRhs) {
        Class<?> clazz = arrayLhs.getClass().getComponentType();
        int i = Array.getLength(arrayLhs);// 得到左數(shù)組長度（補(bǔ)丁數(shù)組）
        int j = Array.getLength(arrayRhs);// 得到原dex數(shù)組長度
        int k = i + j;// 得到總數(shù)組長度（補(bǔ)丁數(shù)組+原dex數(shù)組）
        Object result = Array.newInstance(clazz, k);// 創(chuàng)建一個類型為clazz饮寞，長度為k的新數(shù)組
        System.arraycopy(arrayLhs, 0, result, 0, i);
        System.arraycopy(arrayRhs, 0, result, i, j);
        return result;
    }
}

接下來 , 我們在Splash中進(jìn)行檢測以及修復(fù)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();

接下來 , 在As中一定一定要把instance run取消勾選，因為instance run用到的原理也是熱修復(fù)的原理列吼，也就是在重新運(yùn)行app時不會完整的安裝幽崩，只會安裝你修改過的代碼。

編譯運(yùn)行：

恩 寞钥， 接下來我們要修復(fù)bug慌申，并且將修復(fù)好的包放進(jìn)sd卡里面，這樣在Splash開始時就會自動遍歷到dex凑耻。

2->編寫修復(fù)好的dex
定位一下bug是出現(xiàn)在BugTest 中 , 所以我們首先修復(fù)bug

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

然后將class文件打包成dex文件
首先點擊Build->Rebuild Project 來重新構(gòu)建, 構(gòu)建完成之后, 可以在app / build / interintermediate / debug / 包名/ 找到你剛剛修改的class文件 , 將他拷貝出來

注意 , 拷貝出來要連同包名一起, 像這樣

反編譯class文件,挑出一個類

接下來就要生成dex文件了
要將class文件打包成dex文件太示，就需要用到dx指令柠贤，這個dx指令類似于java指令。dx指令也需要有程序來提供类缤，它就在Android SDK的build-tools目錄下各個Android版本目錄之中臼勉。

接下來使用指令來編譯, shift+右擊 打開命令行 , 輸入指令:
dx --dex --output c:\Users\Administrator\Desktop\dex\classes.dex c:\Users\Administrator\Desktop\dex
具體的語法大家手動dx --help自己看一下 , 輸入如下指令后 , 我桌面的dex文件下, 與剛剛拷貝的文件夾平級會出現(xiàn)一個classes.dex的文件