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Android 热修复原理

版本号:2019/3/3-2:10

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思维导图

技术介绍(31题)

热修复基本概念

1、传统BUG修复流程的弊端?

1. 重新发布版本代价太大
2. 用户下载安装成本太高
3. BUG修复不及时，用户体验差。

2、对于这些弊端，有哪些合适的解决办法?(or 有哪些方案能够进行BUG的快速修复？)

方案	内容	缺点
Hybird方案	将需要经常变更的业务逻辑通过H5进行独立	1. 有学习成本，需要对原有逻辑进行合理的抽象和转换。 2. 对于无法转为H5的代码依旧无法修复
插件化方案	例如Atlas以及DroidPlugin方案	1.移植成本高 2.需要学习插件化工具 3. 改造老代码的功能量大
热修复	APP直接从云端下拉补丁和更新

三大优势

3、热修复的3大优势

1. 无需重新发版，实时高效热修复。
2. 用户无感知修复，无需下载新的应用，代价小。
3. 修复成功率高

三大领域

4、Android 热修复的3大领域

1. 代码修复
2. 资源修复
3. so修复

传统框架实现方式

5、传统热修复框架的实现方式

框架	方案	缺点
Xposed	手淘，底层结构替换方案，针对Dalvik虚拟机开发的Java Method Hook技术-Dexposed	1.对于底层Dalvik结构过于依赖 2.无法继续兼容ART虚拟机(Android 5.0起)
Andfix	支付宝，底层结构替换方案，做到了Dalvik和ART环境的全版本兼容。
Hotfix	阿里百川，Andfix升级版，业务逻辑解耦	1.底层结构的替换方案``稳定性差 2.使用范围限制多 3.不支持资源和so修复
超级补丁技术	QQ控件
Tinker	微信，
Amigo	饿了么，
Robust	美团，

Sophix概览

6、Sophix的设计理念

1. 核心理念：非侵入性
2. 打包过程不会侵入到apk的build流程中。也不会增加任何AOP代码，对开发者透明化。

优势

7、Sophix框架的优势

1. 支持代码修复、资源修复、so修复
2. 集成非常简单，没有侵入性。

缺点

8、Sophix的缺点

1. 唯一缺点，是不支持四大组件的增加。但是支持四大组件的增加必然导致代码侵入性过强。
2. 一般热修复也使用于修复故障。而不是增加很多新功能。因此也不需要。
3. 可以通过增加Fragment，增加新功能。

代码修复

9、代码修复的两大主要方案

1. 阿里系的底层替换方案。
2. 腾讯系的类加载方案。

10、底层替换方案和类加载方案的优劣

方案	优点	缺点
底层替换	1.时效性最好 2.加载轻快 3.立即见效	限制很多
类加载	1.修复范围广 2.限制少	1.时效性差，需要冷启动才能见效

底层替换方案

传统方案

11、底层替换方案是什么?

1. 在已经加载了的类中直接替换掉原有的方法
2. 是在原有类的基础上进行的修改，因此无法进行方法和字段的增减(这会破坏原有类的结构)
3. 该方案的底层替换具有不稳定性

类方法的增减

12、为什么底层替换方案无法增减原有类的方法？

1. 会导致该类和整个Dex的方法数变化
2. 方法数的变化会造成方法索引的变化，这样访问方法时，就无法正常所引导正确的方法。

类字段的增减

13、为什么底层替换方案无法增减原有类的字段？

1. 增加和减少了字段和增减方法一样，会导致所有字段的索引发生变化。
2. 最严重的是, 在app运行时某个类突然增加了字段，而原先已经产生的该类的实例还是原来的结构(这是无法改变的)，后续对这个老实例对象访问新增字段是很致命的。

不稳定性

14、底层替代方案是如何实现的？

1. 无论是Dexposed、AndFix以及其他的Hook方案都是直接修改虚拟机方法的具体字段。
2. 例如修改Dalvik方法的jni函数指针、修改类的访问权限、修改方法的访问权限

15、底层替代方案的不稳定性?

1.这种依赖于具体字段的Hook方案，各个厂商会对源代码进行改造，从而导致不匹配。

1. 例如Andfix里ArtMethod的结构是根据开源Android源码中的结构写死的。如果结构发生改变，就会导致替换机制出错。

无视底层结构的替换方案

16、无视底层具体结构的替换方法

1. 忽略底层ArtMethod结构的差异
2. 所有Android版本都不需要区分
   即使Android版本不断修改ArtMethod的成员，只要保证ArtMethod数据仍然是线性结构排序就没问题

类加载方案

传统方案的原理

17、传统类加载方案原理是什么?

1. app重新启动后让ClassLoader去加载新的类
2. 不重启app，原来的类还在虚拟机中，就无法加载新的类。

18、腾讯系三类加载方案的实现原理

1. QQ控件会侵入打包流程，增加无用信息，不优雅。
2. QFix方案，获取底层虚拟机的函数，不够稳定可靠，且无法新增public函数
3. 微信Tinker，完整的全量Dex加载。会对Dex内容非常精细的比较(方法和指令的维度)，性能消耗严重。

Dex比较维度

19、Dex的比较维度有三种

1. 方法和指令的维度: 粒度过细，性能差
2. bsbiff: 粒度粗糙
3. 类的维度: 粒度最合适，能够达到时间和空间平衡的最佳效果

Sophix的方案

20、Sophix的类加载方案

1. dex的比较维度：类的维度
2. 采用全量合成dex:
   1. 利用Android原先的类查找和合成机制，快速合成新的全量Dex-不需要处理合成时方法数超过的问题，也不会破坏性重构dex的结构。
   2. 重新排列包中dex的顺序。虚拟机查找时优先找到classes.dex中的类，然后才是 classes2.dex、classes3.dex

类插桩

21、Sophix中的dex文件级别的类插桩方案

1. 将旧包和补丁包中的classes.dex的顺序进行了重排
2. 让系统自动实现类覆盖的目的，大大减少合成补丁的开销

双剑合璧

22、两个方案的合并

1. 底层替换方案和类加载方案合并使用
2. 补丁工具根据实际代码变动情况：
   1. 小修改，在底层替代方案的适用范围内：底层替代方案-即时生效
   1. 其余：类加载方案-即时性差
3. Sophix底层会判断机型是否支持热修复：如果机型底层虚拟机构造不支持，依旧走类加载修复

资源修复

23、热修复的方案大部分都参考了Instant Run的实现

Instant Run

24、Instant Run中的资源热修复的原理？

1. 构造一个新的AssetManager.
2. 反射调用addAssetPath，将这个完整的新资源包加入到新AssetManager中。
3. 找到所有引用旧AssetManager的地方，通过反射，将引用处替换为新AssetManager-该Manager包含所有新资源

25、Instant Run的资源热修复主要工作都是在处理兼容性和查找到AssetManager引用处，替换逻辑很简单。

Sophix方案

26、Sophix的资源修复方案

1. 构造一个package id = 0x66的资源包，包含两种资源：1.新增资源 2.原有内容发生改变的资源
2. 直接在原有AssetManager中addAssetPath0x66资源包，不和已经加载的0x7f冲突。不再需要去找到所有引用AssetManager的地方
3. Android 4.4及以下：需要在原有的AssetManager对象上进行析构和重构。保证addAssetPath生效。Android 5.0开始，addAssetPath(0x66资源包)会直接加载和解析资源。

27、Sophix资源修复方案的优势

1. 不修改AssetManager的引用处，替换更快更安全(对比Instant Run以及所有copycat的实现)
2. 不必下发完整包，补丁包只包含改动的资源(对比Instant Run、Amigo等方式的实现)
3. 不需要在运行时合成完整包。不占用运行时资源。(对比Tinker的实现)

不修改AssetManager的引用处

28、不修改AssetManager的引用处

直接在原有的AssetManager对象上进行析构和重构。不再需要去替换所有旧AssetManager的引用

不必下发完整包

29、不必下发完整包

1. 构造一个package id = 0x66的资源包，包含新增资源和原有内容发生改变的资源
2. 直接在原有AssetManager中addAssetPath0x66资源包，会优先找到0x66资源包中的资源

不需要在运行时合成完整包

30、不需要在运行时合成完整包

1. 采用dex文件级别的类插桩方案
2. 重新排列包中dex的顺序。虚拟机查找时优先找到classes.dex中的类，然后才是 classes2.dex、classes3.dex。系统自动实现类覆盖。

SO库修复

31、SO库修复的原理

1. 本质是对native方法的修复和替换
2. 采用类似类修复的反射注入方式，把补丁so库的路径插入到nativeLibraryDirectories数组的最前方，这样加载so库的时候是补丁so库
3. 该方案在启动期间，反射注入补丁so库，而不是其他方案手动替换系统的System.load()来实现替换目的

代码热修复

底层热替换原理(23题)

Andfix即时生效的原理

navtive层替换掉原方法

1、Andfix的即时生效原理

1. Andfix即时生效，不需要重新启动，但是也有使用限制(不能增减方法和字段，只能替换掉原方法)。
2. 方法：在已经加载的类中，直接在navtive层替换掉原方法，

replaceMethod()

2、AndFix的核心：replaceMethod()

1. 获取到原有方法的Method对象，并且替换为新方法dest
2. 根据虚拟机类型是art还是dalvik，调用对应替换的方法(art/dalvik_replaceMethod)。
3. Android 4.4以下是dalvik， 4.4及以上是ART虚拟机

@AndFix /src/com/alipay/enuler/andfix/AndFix.java
// src = 原有方法
// dest = 新方法
private static native void replaceMethod(Method src, Method dest);@AndFix /jni/andfix.cpp
static void replacMethod(JNIEnv* env, jclass clazz, jobject src, jobject dest){is(isArt){art_replaceMethod(env, src, dest);}else{dalvik_replaceMethod(env, src, dest);}
}@AndFix /jni/art/art_method_replace.cpp
extern void art_replaceMethod(JNIEnv* env, jobject src, jobject dest){if(apilevel > 23){replace_7_0(env, src, dest);}else if(apilevel > 22){replace_6_0(env, src, dest);}else if(apilevel > 21){replace_5_1(env, src, dest);}else if(apilevel > 19){replace_5_0(env, src, dest);}else{replace_4_4(env, src, dest);}
}

3、Android 6.0为例解析替换函数：replace_6_0

1. 每个Java方法在art中都一个对应的ArtMethod
2. ArtMethod记录着Java方法的所有信息：所属类、访问权限、代码执行地址等等。
3. 利用ArtMethod指针对所有成员进行修改。
4. 这样后续调用该Java方法就会走到新的方法实现中

@AndFix /jni/art/art_method_replace_6_0.cpp
void replace_6_0(JNIEnv* env, jobject src, jobject dest){/**===========================================* 1、通过Method对象得到Java函数在底层对应的ArtMethod的真实地址*    1. 通过`FromReflectedMethod()`获得Method对象对应的ArtMethod的真实起始地址。*    2. 利用ArtMethod指针对所有成员进行修改。*=============================================*/art::mirror::ArtMethod* srcMeth = (art::mirror::ArtMethod*)env->FromReflectedMethod(src);art::mirror::ArtMethod* destMeth = (art::mirror::ArtMethod*)env->FromReflectedMethod(dest);/**===========================================* 2、将原方法的ArtMethod内部所有信息都替换为dest ArtMethod的内容*      1. 所属类*      2. 访问权限*      3. 代码执行地址*      ......*=============================================*/srcMeth->declaring_class_ = destMeth->declaring_class_;srcMeth->method_index_ = destMeth->method_index_;// xxx
}

ArtMethod

4、ArtMethod是什么？

ArtMethod记录着Java方法的所有信息：所属类、访问权限、代码执行地址等等。

5、字段declaring_class就是方法所属的类

1. 类Student的test()方法的declaring_class就是Student.class

为什么替换ArtMethod的内容就能实现热修复?

6、为什么替换了原Java方法对应的ArtMethod的内容就能实现热修复？虚拟机调用方法的原理？

• Android6.0，art虚拟机中ArtMethod的结构如下：包含方法的执行入口

@art /runtime/art_method.hclass ArtMethod FINAL{// 1、方法执行的入口void* entry_point_from_interpreter_;void* entry_point_from_quick_compiled_code_;
}

• Java代码在Android中被编译为Dex Code，art中可以采用解释模式或者AOT机器码模式执行
  1. 解释模式: 执行方法时，取出ArtMethod的entry_point_from_interpreter_的方法执行入口地址，跳转过去执行。
  2. AOT机器码模式: 执行方法时，取出ArtMethod的entry_point_from_quick_compiled_code_的方法执行入口地址，跳转过去执行。
• 简单的替换entry_point_*字段表明的入口地址，不能够实现方法的替换。
  • 因为运行期间还会用到ArtMethod里面的其他成员字段
• 即使是AOT机器码模式，编译出的AOT机器码的执行构成，依旧会有对ArtMethod很多成员字段的依赖
• 结论：只有替换掉所有原ArtMethod中的成员字段，在所有执行到旧方法的地方，才能完整获取到所有新方法的信息: 执行入口、所属class、方法索引号、所属dex信息等，完美地去跳转到新方法。

解释模式

7、什么是解释模式执行

1. 取出 DEX Code 逐条解释执行。

AOT机器码模式

8、说什么是AOT机器码模式

1. 预先编译好Dex code对应的机器码，运行时直接运行机器码

ArtMethod的兼容性问题

9、AndFix等Hook方案采取的native替换的方法都具有不稳定性

1. 使用的ArtMethod结构完全根据Android源码中ArtMethod的结构写死的。
2. 一些厂商修改了ArtMethod的内容和结构就会导致热修复失效---兼容性很差

ArtMethod的整体替换

10、native替换方法的兼容性的解决办法

1. 原native替换方法是替换ArtMethod的所有成员，因此需要依赖具体结构。
2. 解决办法：不构造出ArtMethod具体的成员字段，将ArtMethod进行整体替换

  memcpy(srcMeth, destMeth, sizeof(ArtMethod));

ArtMethod的精确尺寸

11、整体替换ArtMethod的核心在于如何精确计算出sizeof(ArtMethod)

1. 该整体替换ArtMethod的方案，在于如果ArtMethod的size计算有偏差，会导致：部分成员没有替换、替换区域超出了边界
2. 应用开发者无法知道具体Andorid设备的系统里ArtMethod的尺寸
3. 通过class_linker.cc源码中LoadClassMembers()->AllocArtMethodArray()中可以知道ArtMethod Array(数组)的ArtMethod是紧密相连的。通过相邻两个ArtMethod的起始地址的差值就是ArtMethod的精准大小
4. 类方法分为Direct方法和Virtual方法，各自有各自的ArtMethod数组
   • direct方法: static方法和所有不可继承的对象方法
   • virtual方法: 所有可以继承的对象方法

12、借助ArtMethod紧密相连的特性，如何精准计算出ArtMethod的大小?

1. 构造一个辅助的类，并具有两个空方法：
   • f1()、f2()都是static方法，都属于direct ArtMethod Array
   • NativeStructsModel中只有这两个方法，因此肯定是相邻的

// f1()、f2()都是`static`方法，都属于
public class NativeStructsModel{final public static void f1(){}final public static void f2(){}
}

1. 在JNI层计算出f1()和f2()地址的差值。

  size_t firstMid = (size_t) env->GetStaticMethodId(nativeStructModelClazz, "f1", "()V");size_t secondMid = (size_t) env->GetStaticMethodId(nativeStructModelClazz, "f2", "()V");// 第二个方法起始地址 - 第一个方法起始地址size_t methodSize = secondMid - firstMid;

1. 该Size就可以直接作为ArtMethod的尺寸

//  memcpy(srcMeth, destMeth, sizeof(ArtMethod));// 替换为:memcpy(srcMeth, destMeth, methodSize);

线性结构不能变

13、利用技巧获取到ArtMethod尺寸的优缺点

1. 优势：对于所有Android版本都不需要区分
2. 注意点：只要ArtMethod数组依旧是线性结构，无论ArtMethod的成员如何改变，都完美兼容。
3. ArtMethod数组的线性结构会被修改的可能性极低！

访问权限检查

方法调用时的权限检查

14、只替换ArtMethod的内容，被替换的方法有权限访问该类的其他private方法吗?

1. 可以
2. 在dex2oat生成AOT机器码时已经做过检查和优化，因此机器码中不存在权限检查
3. 例如下面：即使func()方法偷梁换柱为其他方法，依旧可以调用private的func()

public class Demo{Demo(){func();}private void func(){}
}

同包名下的权限问题

15、补丁中的类在访问同包名下的类时，会出现访问权限异常:

1. 具有类com.patch.demo.BaseBug和com.path.demo.MyClass是同一个包com.patch.demo下面的。
2. 此时替换了com.patch.demo.BaseBug的方法test，因为该方法的ArtMethod被完全替换，因此指向的是新的补丁类。
3. 该补丁包中的BaseBug是补丁包的Classloader加载的，和原先的包不是同一个Classloader，判定为不同包。BaseBug.test()中访问MyClass类，会导致提示无法访问com.path.demo.MyClass。
4. 校验逻辑在虚拟机代码的Class::IsInSamePackage中：会要求Classloader必须相同

16、只需要设置new Class的Classloader为old Class的Classloader就可以解决该问题:

1. 不需要在JNI层处理底层的结构
2. 只需要通过反射进行设置

 // 1. 获取classloader的FieldField classLoaderField = Class.class.getDecalredField("classLoader");// 2. 允许访问权限classLoaderField.setAccessible(true);// 3. 将新类的classloader设置为旧类的classloaderclassLoaderField.set(newClass, oldClass.getClassLoader());

反射调用非静态方法

17、非静态方法被热替换后，再反射调用该方法，会抛出异常。

1-下面会报错: 新BaseBug的test()传入旧BaseBug，不匹配就会报错。

  // BaseBug的test()方法已经被热替换// ...// 1、该对象bb是原始的BaseBug类对象BaseBug bb = new BaseBug();// 2、该test()是补丁包中BaseBug的test()方法Method testMeth = BaseBug.class.getDeclaredMethod("test");// 3、新BaseBug的test()传入就BaseBug，导致报错testMeth.invoke(bb);

2- invoke()->InvokeMethod()->VerifyObjectIsClass(): 会检测Method.invoke()参数传入的目标对象(旧类的对象)，是否是方法对应的ArtMethod所属的Class(新类)。

// object = 旧类的对象bb
// C = ArtMethod的declaring_class = 新类
inline bool VerifyObjectIsClass(Object object, Class* c){if(UNLIKELY(!object->InstanceOf(c))){// 报错return flase;}// xxx
}

静态方法不会有该问题

18、静态方法为什么不会有该问题？

是在类的级别直接调用的，不会接受对象实例作为参数，也不会有该方面的检查。

解决办法

19、非静态方法被热替换后，再反射调用该非静态方法，会抛出异常。解决办法是：

冷启动机制

即时生效的限制

20、即时生效这种运行期间修改底层结构的方案具有的限制有哪些？

1. 只能支持方法的替换：已存在类的方法增/减和字段增/减都不适用
2. 反射调用非静态方法会抛出异常

21、哪些场景是支持的？

1. 方法的替换
2. 新增一个完整的，原先包里不存在的新类

22、优点

1. 一旦符合使用条件，性能极佳，补丁小，加载迅速

23、不满足即时生效的场景该如何如何处理?

1. 冷启动修复

热修复与Java(68题)

内部类编译

1、外部类有个方法，将其修改为访问内部类的某方法，会导致补丁包新增一个方法。

2、内部类在编译期会被编译为跟外部类一样的顶级类

静态内部类和非静态内部类的区别

3、静态内部类和非静态内部类的区别

1. 静态内部类不持有外部类的引用
2. 非静态内部类会持有外部类的引用
3. 例如: handler的实现需要采用静态内部类，避免OOM

4、非静态内部类编译时会增加字段this用于持有外部类的引用

5、持不持有外部类引用，都不影响热部署。

都是一个顶级类，新增一个顶级类，不影响热部署

内部类和外部类的互相访问

6、内部类和外部类都是顶级类，是否就表示对方private的内容无法被访问到？

1. 外部类需要访问内部类的private 域/方法，编译期间会为内部类生成access&**相关方法。
   • 外部类就能访问内部类的private内容
2. 内部类需要访问外部类的private 属性/方法，编译期间会为外部类生成access&**相关方法。
   • 内部类就能访问外部类的private内容

热部署(底层替换方案)

7、补丁前的test()没有访问内部类的private属性/方法, 补丁后的test()访问了内部类的private属性/方法，会导致无法使用热部署/底层替换方案

1. 会新增access&**相关方法，按照限制，在原有类中增加方法，因此无法热部署
2. 只要避免生成access&**相关方法，就能走热部署。

8、如何避免编译器自动生成access&**相关方法

1. 如果一个外部类有内部类：
   1. 把外部类所有private属性/方法的访问权限更改为其他权限(public、protected、default)
   2. 把内部类所有private属性/方法的访问权限更改为其他权限(public、protected、default)

匿名内部类编译

9、匿名内部类在避免新增access&**方法的基础上，依旧新增了一个内部类和新增了method方法

1. 热部署允许新增一个类
2. 热部署不允许新增方法

编译期的命名规则

10、匿名内部类的名字格式是外部类&+数字

下例中：Thread的匿名内部类，编译期的名字为：Demo&1

    public class Demo{public static void test(){new Thread(){// xxx}.start();}}

此时有两个顶级类

11、原有的匿名内部类前插入新的匿名内部类会导致混乱

1. 下例中：有两个匿名内部类
   1. Demo&1 — Callback.OnClickListener
   2. Demo&2 — Thread
2. 补丁会比较新的Demo&1和旧的Demo&1, 然而这两者完全不同。
   1. 会新增OnClick()方法 — 影响热部署(Demo&1中增加了新方法，删减了旧方法)
   2. 会新增一个匿名内部类 — 不影响，新增类没事(Demo&2)

    public class Demo{public static void test(){// 新增一个内部类new Callback.OnClickListener{public void onClick(){// xxx}}new Thread(){// xxx}.start();}}

热部署方案

12、在新增/减少匿名内部类时，如何支持热部署方案？

1. 唯一情况：增加的匿名内部类必须插入到外部内末尾
2. 其余情况：无解，补丁工具无法区分。

域编译

静态field初始化/静态代码块

13、热部署不支持clinit的修复

1. 热部署不支持method/field的新增
2. 热部署不支持clinit的修复

14、clinit在Dalvik虚拟机中类加载的时，进行类初始化时调用。

15、静态field初始化和静态代码块会被编译到clinit方法中

该方法由编译器自动合成

16、静态field初始化和静态代码块在clinit中的顺序取决于代码中出现的先后顺序

17、最常见的三种会去加载类的情况

1. new一个类对象(new-instance指令)
2. 调用类的静态方法(invoke-static指令)
3. 获取类的静态field的值(sget指令)

18、类没有被加载过时, 加载的流程

1. dvmResolveClass()
2. dvmLinkClass()
3. dvmInitClass(): 先对父类进行初始化，再调用本类的clinit()

非静态field初始化/非静态代码块

19、非静态field初始化/非静态代码块会被编译到init无参构造函数中，顺序和源码中一致

20、构造函数会自动编译成init方法

热部署方案

21、任何静态field初始化和静态代码块的变更都会编译到clinit中，无法热部署，只能冷启动(处于类加载的初始化期间)

22、非静态field初始化和非静态代码块的变更都会编译到init中，只被当作一个普通方法的变更，对热部署无影响(普通的方法)

final static field编译

23、final static修饰的field编译时是否会编译到clinit中？

1. 作为静态域，应该都被编译到clinit中，但是并不完全正确
2. 修饰的基本类型/String常量类型，不会编译到clinit中

24、下例中类中的field哪些会被编译到clinit方法中？哪些不会？

public class Demo{static Object o1 = new Object(); // √final static Object o2 = new Object(); // √static int i1 = 1; // √final static int i2 = 2;// ×不会final static String s1 = new String("new String"); // √final static String s2 = "常量"; // ×不会
}

1. finalt static修饰的基本类型和String常量类型不会编译到clinit中

25、final static修饰的基本类型/String常量类型是在哪里初始化的？

1. 类加载初始化的dvmInitClass在执行clinit之前，调用initSFields对static域设置默认值。
2. initSFields设置默认值的目标包括静态域的所有引用类型/基本类型/String常量类型，但是基本类型/String常量类型在后面的clinit中就不会设置了

static和final static修饰的区别

26、static和final static修饰的区别

1. final static修饰的原始类型和String类型(非引用类型)的field，不会编译到clinit中，会提前在类初始化执行的initSField中进行初始化赋值。
2. final static修饰的引用类型和static修饰的所有类型，仍然在clinit中初始化

final static优化原理

27、对于常量使用final static修饰就能达到优化效果？

错误！

• 只有final static修饰的原始类型和tring类型常量才能得到优化。

28、final static进行优化的原理

1. 可以优化的情况中：要访问该常量通过const/4指令实现，该指令非常简单
2. 不可优化的情况中：访问这些field，通过sget指令。内部包含解析，解析类等操作，属于重操作。

29、final对于final static修饰的引用类型的唯一作用就是避免该field被修改

热部署方案

30、final static修饰的field如何进行热部署?

1. 可以热部署:
   1. 基本类型: 引用该基本类型的地方都会被立即数替换
   2. String常量：所有引用该常量的地方都被常量池索引id替换
   3. 热部署中将所有引用到该final static field的方法都进行替换，走热部署没问题。
2. 不可热部署：
   1. final static修饰的引用类型都被翻译到clinit中，不会热部署。

方法编译

混淆

31、混淆可能导致方法内联和裁剪，而导致method的增减

方法内联

32、哪些场景会导致方法内联？

1. 方法没有被其他任何地方引用
2. 方法足够简单，例如只有一行，会在任何调用该方法的地方用该方法的实现进行替换
3. 方法只有一个地方引用到，会在调用处用实现进行替换

33、方法内联为什么会导致方法的增减？以及导致热部署失效？

1. 原Class中具有一个test()方法，因为内联，所以编译后不再有test()方法
2. 新Ckass中，因为不满足内联的条件导致tets()不被内联，因此多出来test()方法
3. 前后对比，因为新增方法导致不能热部署，只能冷启动
4. 反过来方法内联也会导致方法的减少

方法裁剪

34、方法裁剪

1. test(context)方法中由于context参数没有被使用到，因此混淆任务会先生成裁剪过后无参的test()方法，然后再进行混淆。
2. 如果新代码中，正好使用了参数，不会导致方法裁剪，因此会新增一个具有参数的test(context)方法
3. 方法裁剪导致方法增减，导致不嗯呢刚热部署

35、如何避免方法裁剪？

1. 保证所有参数被使用，或者进行特殊处理：

 public void test(Context context){if(Boolean.FALSE.booleanValue()){context.getApplicationContext();}
}

代码规范

热部署方案

36、如何避免混淆时的方法内联和方法裁剪导致热部署失效的问题？

混淆配置文件中加上配置项-dontoptimize就可以关闭方法的裁剪和内联

37、混淆库的预编译会拖累打包速度，Android虚拟机有自己的一套代码校验逻辑

需要加上配置项-dontpreverify

switch case语句编译

38、资源修复方案中需要对新旧ID进行替换，但是switch case中的id不会被替换

39、switch case 语句编译实例中解析编译规则

1-第一个方法较为连续。第二个方法不连续.
2-第一个testContinue()方法中，因为1、3、5连续，使用指令packed-switch，会影响热部署
3-第二个testNotContinue()中，1、3、10不连续，使用指令sparse-switch

public void testContinue(){int temp = 2;int result = 0;switch (temp){case 1:result = 1;break;case 3:result = 1;break;case 5:result = 1;break;}
}public void testNotContinue(){int temp = 2;int result = 0;switch (temp){case 1:result = 1;break;case 3:result = 1;break;case 10:result = 1;break;}
}

热部署方案: 反编译

40、为什么资源id替换不完全？如何解决？

1. 资源id肯定是const final static变量，导致switch case被翻译成packed-switch指令
2. 采用方案：反编译(强行替换指令) -> 资源id替换 -> 重新编译
   1. 修改反编译流程： 遇到packed-switch指令就强转为sparse-switch指令；:pswitch_N等标签指令强转为:sswitch_N指令
   2. 资源ID的暴力替换
   3. 重新编译为Dex

泛型

41、泛型可能会导致method的新增

为什么需要泛型

42、Java中的泛型完全在编译器中实现

1. 由编译器执行类型检查和类型推断
2. 然后生成普通的无泛型的字节码。泛型知识为了保证类型安全。
3. 这种技术就是擦除(erasure)

43、Java的泛型为什么要采用擦除技术来实现？

1. 泛型从Java5才引入
2. 通过扩展虚拟机指令集来支持泛型是不可以的，也会导致升级JVM具有很多障碍

Object实现泛型

44、Object实现泛型

public class ObjectGeneric {private Object obj;public void setValue(Object value){obj = value;}public Object getValue(){return obj;}public static void main(String args[]){ObjectGeneric generic = new ObjectGeneric();generic.setValue(true);// 1、获取数值boolean bool = (boolean) generic.getValue();// 2、获取到Int值int n = (int) generic.getValue();}
}

1. 上面1和2在编译期间都不会报错，因为符合Java语法。
2. 但是在实际运行中，2会出现java.lang.ClassCastException的异常:

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.base/java.lang.Boolean cannot be cast to java.base/java.lang.Integerat ObjectGeneric.main(ObjectGeneric.java:16)

45、Java5泛型提出之前采用Object实现该效果，但是会导致编译器无法检测出类型不匹配的问题

泛型在编译时就进行类型安全检测

泛型

46、泛型会在编译期间进行检查, 实例:

public class ObjectGeneric<T> {private T obj;public void setValue(T value){obj = value;}public T getValue(){return obj;}public static void main(String args[]){ObjectGeneric<Boolean> generic = new ObjectGeneric();generic.setValue(true);// 1、获取数值boolean bool = (boolean) generic.getValue();// 2、获取到Int值// int n = (int) generic.getValue();}
}

情况2获取到Int值，会报错。

类型擦除

47、下面的例子中的类型擦除:

1. 方法setValue(T value)会被处理为setValue(Object value), 因此编写一个方法为setValue(Object value)会报错！
2. 泛型设置类具体类型<Integer>本质在字节码中生成的还是Object类型的参数，只是利用这个进行了类型检查。

public class ObjectGeneric<T> {private T obj;public void setValue(T value){obj = value;}// 报错：Error:(9, 17) java: 名称冲突: setValue(java.lang.Object)和setValue(T)具有相同public void setValue(Object value){obj = value;}}

类型擦除和多态的冲突

48、类型擦除会导致本来是想重写，结果变成了重载

1. setValue(T value)在字节码上是setValue(Object obj)
2. 结果setValue(Integer value)是对父类setValue(Object obj)的重载
3. 然而需要的效果是setValue(Integer value)是对父类setValue(T obj)的重写

public class ObjectGeneric<T> {private T obj;public void setValue(T value){obj = value;}public T getValue(){return obj;}class B extends ObjectGeneric<Integer>{private Integer n;public void setValue(Integer value) {n = value;}}
}

49、使用 @Override能实现重写

    class B extends ObjectGeneric<Integer>{private Integer n;@Overridepublic void setValue(Integer value) {n = value;}}

bridge

50、编译器会自动合成bridge方法来实现重写的效果

编译器自动生成一个setValue(Object Value)来重写父类的该方法

    class B extends ObjectGeneric<Integer>{private Integer n;//        public void setValue(Object obj){//            // xxx
//        }@Overridepublic void setValue(Integer value) {n = value;}// 自动生成
//        public void setValue(Object value){//            n = value;
//        }}

51、虚拟机是通过参数类型+返回类型来确定一个方法，和Java语言规则不同。

该方法用于解决泛型中类型擦除和多态的冲突问题

52、泛型的隐形类型转换，编译器会自动加上check-cast类型转换

不需要程序员进行显式地类型转换，而是自动进行类型转换。

    public static void main(String args[]){ObjectGeneric<Boolean> generic = new ObjectGeneric();generic.setValue(true);// 1、获取数值boolean bool = generic.getValue();}

热部署的方案

53、泛型对热部署的影响

1. 类型擦除的过程中可能会新增bridge方法，导致热部署失败
2. 另一方面泛型方法内部会生成一个dalvik/annotation/Signature的系统注解，方法逻辑没出现变化，但是该方法的注解发生了变化。补丁工具进行判断会走热部署进行修复，然而并没有什么意义(方法逻辑没有变化，根本不需要修复)

Lambda表达式编译

54、Lambda表达式简介

1. Java 7 才引入的一种表达式
2. 类似匿名内部类，却有巨大的区别
3. 会导致方法的增减，影响热部署

55、函数式接口的两大特征

1. 是一个街口
2. 具有唯一的一个抽象方法
3. 典型的函数式接口Runnable和Comparator

和匿名内部类的区别

56、Lambda表达式和匿名内部类的区别?

1. 关键字this:
   1. 匿名内部类的this指向匿名类
   2. lambda表达式的this指向包围lambda表达式的类
2. 编译方式:
   1. 编译器将匿名内部类编译成新类，名称为外部类名+&number
   2. 编译器将lambda表达式编译成类的私有方法，使用Java7的invokedynamic字节码指令进行动态绑定该方法

invokedynamic

57、实例解析lanmbda表达式

1. 编译期间会自动生成私有静态的lambda$test$ + number(参数类型)的方法
2. invokedynamic执行lambda表达式
3. 相比于匿名内部类，不会生成外部类名 + & + number的新类。

public class Test{public static void test(){new Thread( ()->{// xxx}).start();}
}

metafctory

58、invokedynamic指令简介

1. java7新增，用于支持动态语言：允许方法调用可以在运行时指定类和方法，不需要编译时确定。
2. 每个invokedynamic指令出现的位置被称为动态调用点
3. invokedynamic指令后会跟着一个指向常量池的调用点限定符(#3, #6)
4. 调用点限定符会被解析为一个动态调用点
5. invokedynamic指令最终会去执行java.lang.invoke.LambdaMetafactory类的静态方法: metafctory()，该方法会在运行时声称一个实现函数式接口的具体类
6. 该具体类-例如: Test$$Lambda$1.java 会调用私有静态方法： lambda$test$ + number(参数类型)，执行lambda表达式的逻辑

final class Test$$Lambda$1 implements Runnable{@Hiddenpublic void run(){// 去执行自动生成的lambda表达式相关的方法，该方法内部就是自定义的逻辑Test.lambda$test$0();}
}

Android虚拟机中的lambda

59、Android虚拟机下是如何解释lambda表达式的？

1. android虚拟机首先通过javac把源代码.java编译成.class,在通过dx工具优化成适合移动设备的dex字节码文件
2. android中如果要使用java8语言特性，需要使用新的jack工具链来替代老的工具链进行编译
3. Jack会将.java文件编译成.jack文件，最后直接编译成.dex文件(Dalvik字节码文件)

60、构建Android Dalvik可执行文件可使用的两种工具链对比

1. 旧版javac工具链
   javac(.java -> .class)->dx(.class ->. dex)
2. 新版Jack工具链
   Jack(.java -> .class -> .dex)

Jack

61、Jack是什么?

Java Android Compiler Kit

62、Jack工具链中处理lambda的异同

1. 相同点:
   • 编译期间都会为外部类合成一个static辅助方法，内部逻辑就是lambda表达式的内容
2. 不同点:
   1. 老版本中通过invokedynamic指令执行lambda; Jack的.dex中执行lambda表达式和普通方法调用没有区别
   2. 老版本是在运行中生成新类；Jack是在编译期间生成新类

热部署方案

63、Lambda表达式会导致热部署失效的原因

1. 方法的增减: 新增一个lambda表达式，会导致外部类新增一个辅助方法
2. 顺序混乱: 合成类的命名规则 = “外部类雷鸣 + Lambda + Lambda所在方法的签名 + LambdaImpl + 出现的序号”，和匿名内部类一样的问题

64、不增减lambda表达式，不改变lambda表达式的顺序，只是更改Lambda原有内部逻辑，能否走热部署?

在一定情况下，依旧会出问题，不能走热部署:

1. 如果lambda表达式访问外部类非静态的field和method
   1. 编译期间在.dex文件中会自动生成新的辅助类(Test$$Lambda$1.java), 该类没有持有外部类的引用
   2. 为了访问非静态的field和method，会导致需要持有外部类的引用，从而增加一个字段来持有
2. 辅助类的field的增减导致无法热部署

final class Test$$Lambda$1 implements Runnable{@Hiddenpublic void run(){// 去执行自动生成的lambda表达式相关的方法，该方法内部就是自定义的逻辑Test.lambda$test$0();}
}

65、Lambda表达式对热部署影响的总结

1. 增加/减少一个lambda表达式会导致类方法的错乱。热部署失败！
2. 修改一个原有lambda表达式，因为可能访问/取消访问外部类的非静态field和method的情况，可能导致辅助类的field的增加/减少。热部署失败！
3. 调整原有lambda表达式的顺序，会导致类方法的错乱。热部署失败！

访问权限检查

66、一个类的加载必须经历resolve、link、init三个阶段

类加载阶段

67、类加载阶段中对父类和当前类实现的接口的权限检查主要在link阶段

1. 如果当前类、实现的接口、父类是非public的，并且加载两者的classLoader不一样的情况，直接return
2. 代码热修复方案是基于新classLoader的，类加载阶段就会报错

类校验阶段

68、如果补丁类中存在非public类的访问、非public方法的调用、非public field的调用都会导致失败

1. 这些错误在补丁加载阶段是检测不出来的，补丁会被视作正常加载
2. 直到运行阶段，会直接crash

冷启动类加载原理(26题)

1、冷启动方案的作用?

1. 热部署有很多限制
2. 在超出限制的情况下，再通过冷启动进行补充，使得热修复一定能成功。

传统实现方案

Tinker

2、Tinker如何实现冷启动的?

1. 提供Dex差量包，并整体替换Dex的方案。
2. 通过差量的方式生成patch.dex(补丁dex文件)，然后将patch.dex和应用的classes.dex合并成一个完整的dex
3. 加载新dex文件得到dexFile对象并以此构造出Element对象，然后整体替换掉旧的dex Elements数组

3、Tinker方案的优点

1. 自研dex差异算法，补丁包小，不影响类加载性能。

4、Tinker方案的缺点

dex合并，在VM Heap上消耗内存，容易OOM，导致dex合并失败

5、Tinker如何避免OOM导致的dex合并失败的问题?

1. 可以在jni层面进行dex的合并，从而避免OOM导致dex合并失败
2. 但是JNI层实现比较复杂。

插桩实现

6、如果仅仅把补丁类打入补丁包中而不做任何处理会出什么问题？该问题是啥意思？

1. 运行时类加载的时候会异常退出

dexopt

odex

7、加载一个dex文件到本地内存的流程

1. 如果不存在odex文件，首先会执行dexopt
2. dexopt的入口在davilk/opt/OptMain.cpp的main方法
3. 最后调用verifyAndOptimizeClass进行真正的verify(验证)和optimize(优化)操作

8、dexopt的流程

verifyAndOptimizeClass

9、Apk第一次安装时的流程

1. 对原Dex执行dexopt->执行到verifyAndOptimizeClass()
2. 会先进行类校验-dvmVerifyClass(): 校验成功，则所有类都会打上CLASS_ISPREVERIFIED标志
3. 接着执行类优化-dvmOptimizeClass()，并且打上CLASS_ISOPTIMIZED标志

dvmVerifyClass

10、dvmVerifyClass()方法的作用

1. 类校验，目的是: 防止类被篡改校验类的合法性
2. 会对类的每个方法进行校验，类的所有方法中直接引用的类和当前类都在同一个dex中：return true

dvmOptimizeClass

11、dvmOptimizeClass()方法的作用

1. 类优化，将部分指令优化成虚拟机的内部指令
2. 例如: 方法调用指令
   1. invoke-*指令变成了invoke-*-quick指令
   1. quick指令直接从vtable表中取，该表是类的所有方法的表(包括继承的方法)，加快了方法的执行速度

dvmResolveClass

12、加载阶段中为什么会出现dvmThrowllegalAccessError(运行时异常)?

1. 原Dex中的类B中的某个方法引用到补丁包中的类A
2. 执行到该方法时，会尝试解析类A:
   1. 类B具有CLASS_ISPREVERIFIED标志
   2. 然后判断类A和类B所属的dex，因为不同，抛出异常dvmThrowllegalAccessError

13、为什么原Dex类B能引用到补丁类A的方法？明明没打补丁前，都不知道有这个补丁类A？

补丁类A作为补丁，说明原包中肯定有一个原始类A

插桩

14、如何解决dvmThrowllegalAccessError问题？

1. 构造一个单独没啥用的帮助类放到一个单独的Dex中
2. 原Dex中所有类的构造函数都引用这个类
3. 这里需要侵入dex打包流程，利用.class字节码修改技术，在所有.class文件的构造函数中引用该帮助类
4. 在加载Dex文件时，会走dexopt流程，在dvmVerifyClass校验时，校验失败(类B的所有方法中引用到的类-帮助类，和类B不在一个Dex中)。原dex中所有类没有CLASS_ISPREVERIFIED标志。并且后续流程也不走，不会打上CLASS_ISOPTIMIZED
5. 因此引用到补丁类A时，解析类A，不会进入CLASS_ISPREVERIFIED标志的后续判断，也不会抛出异常dvmThrowllegalAccessError

插桩导致类加载性能差

15、插桩为什么会导致类加载的效率很低？

1. 类的加载需要三个阶段：dvmResolveClass->dvmLinkClass->dvmInitClass
2. 如果类因为插桩没有打上CLASS_ISPREVERIFIED和CLASS_ISOPTIMIZED标志，在类的初始化阶段，还会重新进行类的verify(验证)和optimize(优化)
3. 原来验证和优化操作只有在第一次apk安装执行dexopt时，才会进行。结果如今每次进行类加载时，都会重复处理，过多的类加载同时进行，性能消耗会更大。

插桩具体性能影响

16、插桩技术对性能影响的具体测试数据

1. 整体上有8~9倍的性能差距
2. 应用启动上，容易导致白屏。

	不插桩	插桩
加载700个类	84ms	685ms
启动应用耗时	4934ms	7240ms

避免插桩的手Q方案

17、手Q方案中避免插桩的思路是什么？

1. 避免在dvmResolveClass中走校验dex一致性的流程.
2. 也就是提前将补丁类加入到数组中，让其能直接返回补丁类

    void dvmResolve(){ClassObject patchClass = null;// 1、提前将patch类加入到数组中，让patchClass!=null。patchClass = dvmDexGetResolved(xxx);if(patchClass != null){// 2、只要这里拿到了patchClass，就可以直接返回。return patchClass;}// 3、检查dex的一致性// xxx// throw dvmThrowIllegalAccessError}

18、手Q方案的缺陷?

1. 在dexopt后进行绕过的，dexopt会改变原先的很多逻辑
2. odex层面的优化会写死字段和方法的访问偏移，就会导致严重的BUG

ART下冷启动实现

Dalvik和Art加载dex分解的区别

19、Dalvik在尝试加载一个压缩文件的时候只会把classes.dex文件加载到内存中

1. 如果压缩文件中有多个dex文件，除了classes.dex文件，其他的dex文件都会被无视

20、Art支持压缩文件中包含多个dex的加载问题

1. 会优先加载classes.dex文件
2. 然后在按顺序加载classes2.dex、classes3.dex文件
3. 如果多个dex中有同一个类，只有第一个出现的类才会被加载，不会重复加载

Art中的方案

21、Art中进行冷启动的方案

1. 把补丁dex文件命名为classes.dex
2. 原apk中的dex依次命名为classes(2,3,4...).dex，并一起打包为一个压缩文件。
3. 再通过DexFile.loadDex()得到DexFile对象，并将其整个替换旧的dexElements数组即可

22、Art冷启动方案的注意点

1. 补丁dex必须命名为classes.dex
2. loadDex得到的新DexFile必须完全替换掉dexElements数组，而不是插入

Tinker方案的比较

23、Tinker的冷启动方案和Sophix新方案的比较图

odex和dex

24、虚拟机真正执行的是dex文件吗?

1. DexFile.loadDex()会尝试将dex文件解析并加载到native内存中
2. 如果native内存中不存在dex对应的odex，Dalvik和Art分别通过dexopt、dexoat得到一个优化后的odex
3. VM真正执行的是odex还不是dex

25、patch不定的安全性如何保证？

1. 对补丁包进行签名校验，能保证补丁包不被篡改。
2. 但是虚拟机执行的是odex文件，而不是dex文件，还需要对odex文件进行md5完整性校验，防止odex被篡改。

完整的方案

26、Dalvik和Art中完美兼容的冷启动方案

1. 代码采用同一套，不会根据Dalvik和Art分开处理。
2. Dalvik: 采用自行研发的全量Dex方案
3. Art：本身支持多Dex加载，只需要改名即可。

多态对冷启动类加载的影响(16题)

多态

1、多态是如何实现的?(利用的是什么技术？)

1. 实现多态的技术是动态绑定
2. 动态绑定是指，在执行期间判断所引用对象的实际类型，根据实际类型调用对应方法

2、field和静态方法不具备多态性

Field如下, static方法同理:

class A{String name = "SuperClass";
}public class B extends A{String name = "B";
}A obj = new B();
System.out.println(obj.name);
// name = "SuperClass"

3、非静态非private方法才具有多态性

方法多态性的实现

4、方法多态性的实现流程:

People p = new Man();
p.talk(); // table为非静态非private的方法

1. p.talk();通过指令invokeVirtual执行
2. 调用p的方法talk()，会拿到该talk()在父类People的vtable中的索引(methodIndex)
3. 然后在子类Man的vtable[methodIndex]中得到虚方法talk，并且执行。
4. 构成了多态

Virtual方法

5、Virtual方法是什么？

1. Virtual方法就是当前类和继承自父类的所有方法中，为public/protected/default的方法

6、类加载时会创建vtable

1. new B()时会加载类B:
   1. 方法调用链：devmResolveClass -> dvmLinkClass -> createVtable()
   2. createVtable(): 创建vtable，存放当前类所有Virtual方法

7、createVtable的流程

1. 复制父类的vtable到子类的vtable
2. 遍历子类的virtual方法集合:
   1. 方法原型一致，表明是重写父类方法，在相同索引处，用子类方法覆盖原有父类的方法
   2. 方法原型不一致，将子类该方法添加到vtable末尾

invokeVirtual

field/static方法不具有多态

8、为什么field/static方法不具有多态性？

1. iget/invoke-static(虚拟机指令)是直接在引用类型中查找，而不是从实际类型中查找
2. 如果找不到，再去父类中递归查找

冷启动方案的限制

9、如果新增了一个public/protected/default方法会出现什么情况?

class A{// 新增一个方法method1void method1{// 打印method1}void method2{// 打印method2}
}public class Demo{public static void test_addMethod(){A obj = new A();obj.method2();}
}

1. 打补丁前: 调用方法-method2
2. 打补丁后：调用方法-method1

类优化(dvmOptimizeClass)

10、类优化阶段时对虚方法调用的影响

1. dex文件第一次加载时，会执行dexopt: verify + optimize
2. 类优化阶段时，会将invoke-virtual指令替换为invoke-virtual-quick指令

11、invoke-virtual-quick指令为什么会提高方法的执行效率？

1. -quick指令后面跟着该方法在类vtable中的索引值
2. 会直接从类的vtable中取出方法，加快执行效率
3. 节省拿到索引值的流程

12、invoke-virtual指令的方法调用的流程？

1. 多了在引用类型的vtable中的索引的步骤
2. 然后才到子类的vtable中取出方法

13、为什么新增了public/protected/default方法会出现方法调用错乱?

上例分析:

1. obj.method2()对应的-quick指令保存的索引值是0，对应vtable[0]
2. 补丁前: vtable[0] = method2
3. 补丁后: vtable[0] = method1, vtable[1] = method2
4. 最终导致方法调用错乱。

终极方案

插桩方案的失败

14、插桩方案为什么不能采用?

1. 通过Art和Dalvik的冷启动方案，能对补丁类进行加载，但是在运行时类加载的时候会出现dvmThrowllegalAccessError异常
2. 采用插桩方案能处理该问题，但是性能极差

非插桩手Q方案的失败

15、手Q的非插桩方案的为什么不能采用?

1. 通过非插桩的方法来绕过dex一致性检查，虽然不会抛出异常.
2. 但是在多态的情况下因为dexopt的优化导致方法调用错乱。

完整DEX方案

16、需要采用类似Tinker的完整Dex方案

1. google开源的dexmerge方案能将补丁dex和原dex合并成一个完整的dex
2. 会出现多dex下方法数超过65535的异常
3. dexmerge占用内存，且内存不足时有可能会失败。
4. 在移动端需要合成完整的Dex，实现较为复杂。

Dalvik中全量Dex方案(16题)

冷启动类加载修复

1、Android的冷启动类加载方案是如何实现的?

1. 把新dex插入到ClassLoader索引路径的最前面
2. 在load一个class时，优先加载补丁中的类。

2、遇到的pre-verify问题

1. 一个类中直接引用到的所有非系统类都和该类在同一个dex中，该类会被打上CLASS_ISPREVERIFIED标志
2. 具体判定代码在虚拟机中的verifyAndOptimizeClass函数

3、腾讯三大热修复方案如何解决CLASS_ISPREVERIFIED导致的异常问题？

	方案	缺点
QQ空间	插桩。在每个类中都插入来自于一个特殊dex的hack.class，让所有类都无法满足pre-verified条件	性能差
Tinker	合成全量的Dex文件，所有class都在一个dex中，消除class重复的问题。	从dex的方法和指令的维度进行全量合成，比较粒度过细，实现复杂，性能消耗严重。
QFix	非插桩。利用虚拟机底层方法，绕过pre-verify检查	1. 不能增加public函数

新的全量Dex方案

4、全量Dex方案

1. 将原本基线包的dex里面去除掉补丁包中也有的class
2. 补丁 + 去除补丁类的基线包 = 新app中所有类
3. 不变的class需要用到补丁类的时候，自动地去找补丁dex
4. 新补丁类需要用到不变的class时，直接去基线包dex中寻找
5. 这样没用到补丁类的基线包class，继续通过dexopt进行处理，最大的保证了效果

5、全量Dex方案的核心在于：如何在基线包的dex文件中去除掉补丁包中的所有类

1. 从Dex Head中获取到dex的各个重要属性
2. 对于需要移除Class，不需要将其所有信息都从dex移除，只需要移除定义的入口即可
3. 不需要删除Class具体内容

6、如何找到某个dex的所有类定义？虚拟机在dexopt过程中是如何找到的？

1. dexopt的verifyAndOptimizeClass()中通过dexGetClassDef()找到的类的定义(DexClassDef *)
2. 内部是pHeader->classDefsOff偏移处开始，依次线性排列。

7、如何从基线包中删除目标类的定义的入口

1. 直接找到pHeader->classDefsOff偏移处，遍历所有DexClassDef
2. 如果类名包含在补丁中，就将该dexGetClassDef移除

8、Sophix是如何处理 CLASS_ISPREVERIFIED 问题的？

1. 补丁dex文件在补丁压缩包中，名称为classes.dex，会将该dex加载到dexElements数组中
2. 原apk的所有dex文件，都会被Dalvik生成DexFile加载到dexElements数组中
3. 这样所有类，都可以从所有dex中的某一个dex中找到。
4. loadDex加载删除了补丁类的原apk的dex文件时，会重新dexopt生成odex文件(CLASS_ISPREVERIFIED)标志只有满足条件的才会打上。
5. 当原apk中的类引用到补丁类时，因为没有CLASS_ISPREVERIFIED标志，不会出现dex一致性检查而抛出异常的情况。

9、实例解析该全量Dex方案如何解决异常问题

1. 错误场景：直接将补丁打入补丁包，不做额外处理
   1. 原本APK的dex中有类A、类B
   2. 现在类B有一个补丁类B
   3. 单纯将补丁类打入补丁包时，此时APK的dex中有类A、类B，补丁包中有补丁类B
   4. 程序运行时会对Apk中的类A和类B，进行校验和优化，类A引用了类B，且两者位于同一个dex，给类A打上已经校验的标志
   5. 后续进行了处理，让类A引用类B时，能指向补丁类B。
   6. 类A引用类B时，根据类A的特殊标志，将类A和补丁类B的Dex进行校验，dex不同，抛出异常。
2. Sophix场景：
   1. 原本APK中dex有类A、类B
   2. 打补丁后，原本APK的Dex中只有类A，补丁包中有补丁类B
   3. Apk重新运行时，dexopt校验，类A引用补丁类B，但是两者不在同一个dex中。校验失败
   4. 后续运行时，类A引用补丁类B，类A不具有特殊标志，不走检查dex一致性的流程，直接走重新校验和优化。

multidex的原理

10、multidex的原理

1. 将一个apk中所有类拆分到classes.dex、classes2.dex、classes3.dex...
2. 然后将dex文件都加载进去，在运行时遇到本dex不存在的类，可以到其他dex中找

对Application的处理

11、Application的处理

1. Application必然是加载在原来的老dex里面。
2. 加载补丁后，如果Application类使用其他在新dex里的类，由于不在一个dex中，application如果被打伤了CLASS_ISPREVERIFIED标志，就会抛出异常
   • java.lang.IllegalAccessError: Class ref in pre-verified class resolved to unexpected implementation

12、如何处理Application的pre-verified标志问题?

1. 将其标志位进行清除。
2. 在JNI层清除：类的标志位于ClassObject的accessFlags成员中

  claszzObj->accessFlags &= ~CLASS_ISPREVERIFIED;

dvmOptResolveClass的问题

13、如果入口Application没有pre-verified，会有更严重的问题

1. Dalvik虚拟机发现某个类没有pre-verified，会在初始化类的时候，进行Verify操作
2. 会扫描类中使用到的所有类，并执行dvmOptResolveClass()
3. 会在Application类初始化的时候，补丁还没加载，提前加载到原始Dex中的类
4. 补丁加载完毕后，已经加载的类如果用到新dex中的类，遇到pre-verified就会报错

14、问题原因

1. 无法把补丁加载提前到dvmOptResolveClass之前，也就是比入口Application初始化更早的时期。
2. 常见于多dex的情形，存在多dex时，无法保证Application用到的类和其在同一个dex中

15、多dex情况下如何解决该问题

1. 方法1：将Application用到的非系统类都和Application同一个dex里。保证具有pre-verified标志，补丁加载完毕后，再清除标志。
2. 方法2：
   1. 将Application中除了热修复框架的代码，都放到其他单独类中，让Application不直接调用非系统类。让其处于同一个dex。
   2. 保险起见，Application用反射访问这个单独类中，让Application和其他类彻底隔绝。

16、Android multi-dex机制对方法1的支持

1. multi-dex机制会自动将Application用到的类都打包到主dex中
2. 只要把热修复初始化放在attachContext最前面，就OK。

资源热修复技术(25题)

普通的实现方式

Instant Run

1、Instant Run中的资源热修复的原理？

1. 构造一个新的AssetManager.
2. 反射调用addAssetPath，将这个完整的新资源包加入到新AssetManager中。
3. 找到所有引用旧AssetManager的地方，通过反射，将引用处替换为新AssetManager-该Manager包含所有新资源

2、Instant Run的资源热修复主要工作都是在处理兼容性和查找到AssetManager引用处，替换逻辑很简单。

3、AssetManager是什么？

1. Android中有所资源包都通过AssetManager的addAssetPath()将资源路径添加进去。
2. Java层的AssetManager只是一个包装。底部navtive层由C++ AssetManager。

4、addAssetPath的解析流程

  1. 通过传入的`资源包`路径，得到其中的`resources.arsc`1. 解析`resources.arsc`的格式1. 存放在底层AssetManager的`mResources`成员中

AssetManager

5、AssetManager的结构

1. 一个Android进程只包含一个ResTable
2. ResTable具有成员变量mPackageGroups： 包含所有解析过的资源包
3. 任何一个资源包中都包含resource.arsc: 记录所有资源的id分配情况和所有资源中的字符串
4. 底层AssetManager就是解析该resource.arsc，将解析后的信息存储到mPackageGroup中

class AssetManager : public AAssetManager{mutable ResTable* mResoucres;
}
class ResTable{Vector<PackageGroup*> mPackageGroups;
}

资源文件的格式

resources.arsc

6、resources.arsc文件是什么?

1. 实际上由一个个ResChunk拼接起来
2. 从文件头开始，每个ResChunk的头部都是一个ResChunk_header结构，表明了ResChunk的大小和数据类型

ResChunk_header

7、resources.arsc的解析流程

1. 通过ResChunk_header的type成员判断出其实际类型，采用相应方法进行解析
2. 解析完毕后，通过size成员，从ResChunk + size得到下一个ResChunk的起始位置
3. 依次解析完整个文件的数据内容

资源id

8、resources.arsc中包含若干个package

1. package中包含所有资源信息
2. 资源信息指:
   1. 资源名称
   2. 资源ID

9、默认情况下有aapt工具打包出来的包只有一个package

10、资源id的是一个32位数字，可以通过aapt工具解析可以看到。

1. 十六进制表示: 0xPPTTEEEE, 如: 0x7f 04 0019
2. PP是package id，如：0x7f
3. TT是类型 id，如：0x04
4. EEEE是资源项id，如：0x0019

package id

11、package id是什么?

1. 表明了是哪个资源包，如0x7f就是id = 0x7f的资源包

type id

12、type id是什么?

1. 表明资源的具体类型。
2. 依赖于Type String Pool-类型字符串池中具体的内容
3. 例如池中依次是attr、drawable、mipmap、layout
4. 0x04就表示是layout布局类型的资源

entry id

13、 entry id是什么?

1. 资源项id，表明在 0x7f的资源包中，类型为0x04(layout)中，第0x0019的资源项

运行时资源的解析

14、默认的apk的资源包的package id是多少?

1. 由Android SDK编译出的apk，会经过aapt工具进行打包的，其package id就是0x7f

15、系统资源包是什么?

1. 系统的资源包，就是framework-res.jar
2. package id = 0x01

16、资源包重复加载导致的问题

1. app启动时，系统会构建AssetManager并且将0x01和0x07的资源包添加进去
2. 如果通过AssetManager.addAssetPath()添加补丁包的资源，会导致0x07资源包添加两次，会导致的问题:
   1. Android 5.0开始，添加不会有问题，会默默将后来的包添加到原来的资源的同一个PackageGroup下面。读取时，会发现补丁包中新增的资源会生效。修改原app的资源不会生效。
   2. Android 4.4及以下，addAssetPath直接将补丁包的路径添加到mAssetPath中，但不会进行加载解析，补丁包里面的资源会完全不生效。

资源修复方案

传统方案

17、市面上的传统的方案

1. 对资源做差量包，运行时合成完整包再加载。
   1. 运行时多了合成的操作，耗时，占用内存
2. 类似Instant Run的方案。
3. 修改aapt，在打包时对补丁包资源进行重新编号。对于aapt等SDK工具包的修改，不利于日后的升级。

最佳方案

18、最佳方案

1. 构造一个package id = 0x66的资源包，包含两种资源：1.新增资源 2.原有内容发生改变的资源
2. 直接在原有AssetManager中addAssetPath0x66资源包，不和已经加载的0x7f冲突
3. 直接在原有的AssetManager对象上进行析构和重构。不再需要去找到所有引用AssetManager的地方

新增资源和id偏移

19、新增资源导致id的偏移

1. 原来具有资源 0x7f020001(A图片)、0x7f020002(B图片)
2. 新增资源后是，0x7f020001(A图片)、0x7f020002(新图片)、0x7f020003(B图片)—新增资源的插入位置是随机的，跟appt有关。
3. 因为新增的资源是在0x66资源包中，打包工具需要更正id为:
   1. 原资源保持不变: 0x7f020001(A图片)、0x7f020002(B图片)
   1. 新增资源: 0x66020001(新图片)

内容改变的资源

20、原有内容改变的资源需要代码热修复的配合

1. 原来引用资源：setContentView(0x7f030000)
2. 引用修改后的资源: setContentView(0x66020000)
3. 需要将代码中引用该id的方法进行修改，通过代码热部署修改引用的id

删除的资源

21、删除的资源如何处理

1. 不需要处理
2. 新代码中没有引用，自然用不到该资源。

对于type的影响

22、对补丁包中的Type String Pool需要进行修正

1. 原来池中有: attr(0x01)、drawable(0x02)
2. 因为attr的资源没有变动，所以补丁包中只有: drawable
3. 删除池中的attr，保证0x01能引用到drawable: attr(0x01)

优雅地替换AssetManager

23、在Android 5.0开始，不需要替换AssetManager

只需要在AssetManager中add进入0x66的资源包即可

24、Android 4.4及以下的版本，需要替换AssetManager

1. 这些版本调用AssetManager.addAssetPath不会加载资源，只会添加到mAssetPath中，不会解析资源包。
2. 但是不需要和Instant Run一样构造新的AssetManager，并且进行各种兼容和反射工作。

25、利用AssetManager的析构和构造方法，实现资源的真正加载。

1. 先反射调用AssetManager的析构方法: 将Java层的AssetManager置为空壳(null)
2. 反射调用构造方法，调用addAssetPath()添加所有资源包： 系统会自动加载解析所有add过的资源包。
3. 对mStringBlocks置空并且重新赋值：该成员记录了所有加载过的资源包的String pool，不进行重构会导致崩溃。

SO库热修复技术(22题)

SO库加载原理

1、Java API提供两个接口来加载SO库

1. System.loadLibrary(String libName)
   1. 参数-SO库名称，位于apk压缩文件的libs目录
   1. 最后复制到apk安装目录下
2. System.load(String pathName)
   1. 参数-so库在磁盘中的完整路径
   1. 加载一个自定义外部so库文件

2、JNI编程中，native方法分为动态注册和静态注册两种

动态注册

3、动态注册的native方法

1. 必须实现JNI_OnLoad方法
2. 需要实现一个JNINativeMethod[]数组
3. 动态注册的native方法映射通过加载so库过程中调用JNI_OnLoad方法调用完成

静态注册

4、静态注册的native方法

1. 必须是Java + 类完整路径 + 方法名的格式
2. 静态注册的native方法映射是在该native方法第一次执行时完成。前提该so库已经load过

SO库热部署方案

动态注册native方法

5、动态注册的native方法实时生效的方案?

1. 该方法每调用一次JNI_OnLoad方法就会重新进行一次映射
2. 先加载原来的so库，再加载补丁so库，就能映射为补丁中的新方法

Art

6、ART中能做到实时生效(热部署)吗？

可以

Dalvik

7、Dalvik中能做到实时生效(热部署)吗?

1. 不能
2. 第二次load补丁so库，依旧执行的是原来so库的JNI_OnLoad()方法

8、为什么Dalvik加载补丁so库，执行的是原始so库的load方法？

1. 下面两个方法可能有问题:
   1. dlopen: 返回动态链接库的句柄
   2. dlsym: 通过dlopen得到的句柄，来查找一个symbol
2. dlopen具有bug:
   1. Dalvik中通过so的name去solist中查找，因为加载原始so库时，该列表中已经存储，直接返回原始so库的句柄

9、Dalvik的Bug如何规避?

1. 对补丁so库进行改名
2. 原始so库路径为: /data/data/…/files/libnative-lib.so
3. 补丁so库路径改为：/data/data/…/files/libnative-lib-时间戳.so
4. 通过改名，添加时间戳，保证name是全局唯一，这样能正确得到动态链接库的句柄

静态注册native方法

10、静态注册native方法的映射都是在native方法的第一次执行时完成的映射。如果native方法在加载补丁so库前已经执行过了。会出现问题。

11、如果保证静态注册native方法能够热部署？

1. JNI API提供了解注册的接口
2. 把目标类的所有native方法都解注册，无论是动态注册还是静态注册的，后面都需要重新映射

  env->UnregisterNative(claze);

12、经过解注册处理后，热部署也不一定会成功

1. 补丁so库是否能成功加载，取决于在hashtable中的位置
2. 如果顺序是：补丁so库、原始so库。则热部署修复成功。
3. 如果顺序是: 原始so库、补丁so库。则失败。

SO库冷部署方案

接口调用替换方案

13、使用sdk提供的接口替换System加载so库的接口

1. 用SOPatchManager.loadLibrary()替代System.loadLibrary()，优先加载sdk指定目录下的补丁so
2. SOPatchManager.loadLibrary()的加载策略如下:
   1. 如果存在补丁so库，直接加载。
   2. 如果不存在补丁so库，调用System.loadLibrary加载apk目录下的so库

14、替换方案的优点

1. 不需要对不同sdk版本进行兼容，因为都有System.loadLibrary这个接口

15、替换方案的缺点

1. 调用System接口的地方都需要替换为sdk的接口
2. 如果是已经混淆好的第三方库的so库，无法进行接口替换。

反射注入方案

16、System.loadLibrary(“native-lib”)的底层原理

1. 本质是在nativeLibraryDirectories数组中遍历

17、反射注入方案

1. 将补丁so库的路径，插入到nativeLibraryDirectories数组的最前面
2. 就能达到加载so库时，直接加载补丁so库的目的。

sdk23前后的区别

18、sdk < 23时，只需要将补丁so库的路径，插入到nativeLibraryDirectories数组的最前面

19、sdk >= 23时，需要用补丁so库路径来构建Element对象，然后插入到nativeLibraryPathElements数组的最前面

20、反射注入方案的优缺点

1. 优点: 不具有侵入性
2. 缺点: 需要针对sdk进行适配

机型对应的so库

21、so库具有多种cpu架构的so文件

1. 如armeabi、arm64-v8a、x86
2. 难点在于如何根据机型，选择对应的so库文件

22、如何选择机型最合适的primaryCpuAbi so文件?

1. sdk>=21，反射拿到ApplicationInfo对象的primaryCpuAbi即可
2. sdk<21，不支持64位，直接把Build.CPU_ABI、Build.CPU_ABI2作为primaryCpuAbi即可

问题汇总

参考资料

1. 混淆库官方文档
2. Android 新一代编译 toolchain Jack & Jill 简介
3. 官方文档Compiling with Jack
4. gradle中如何使用Lambda
5. Android动态链接库加载原理及HotFix方案介绍

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