热修复中的类加载方案：原理探析

2023-09-26 09:10:45

在 Android 开发中，热修复技术因其能快速修复线上问题而备受青睐。而类加载方案作为热修复的核心，其原理至关重要。本文将带领您深入探索 Android 中的类加载机制，解析热修复中常用的类加载方案，让您对热修复技术有更深刻的理解。

Android 类加载

Android 中的类加载与 Java 虚拟机（JVM）有很大不同。在 JVM 中，ClassLoader 负责加载 jar 文件和 Class 文件。而在 Android 中，无论 Dalvik 虚拟机（DVM）还是 Android 运行时（ART），加载的不再是 Class 文件，而是 dex 文件。

Dalvik 虚拟机（DVM）

DVM 采用了一种名为 Dalvik Executable（dex）的格式存储编译后的代码。Dex 文件比 Class 文件更紧凑，更适合在资源受限的移动设备上运行。DVM 加载 dex 文件时，使用 DexClassLoader 。

Android 运行时（ART）

ART 于 Android 5.0 中引入，它采用了一种称为 Android 运行时（ART）的新执行模型。ART 在安装应用时将 dex 文件编译为本机代码，并存储在 oat 文件中。ART 加载 oat 文件时，使用 PathClassLoader 。

类加载器

Android 中有三个主要的类加载器：

SystemClassLoader ：加载系统类库（如 Android Framework）。
PathClassLoader ：加载 dex 文件（如应用程序代码）。
DexClassLoader ：加载 dex 文件（通常用于热修复）。

热修复中的类加载方案

热修复技术主要是通过替换或修改已加载的 dex 文件来实现的。因此，类加载方案在热修复中至关重要。

热修复类加载器

热修复类加载器是一个自定义类加载器，它负责加载热修复后的 dex 文件。热修复类加载器的具体实现方式根据热修复方案而有所不同，但一般会使用 DexClassLoader。

替换 ClassLoader

这种方案将热修复类加载器设置为系统类加载器的父类加载器。这样，当系统类加载器加载类时，如果在热修复后的 dex 文件中找到该类，则会使用热修复后的类，否则使用系统类加载器加载的类。

修改 ClassLoader

这种方案直接修改系统类加载器或 PathClassLoader，使其能够加载热修复后的 dex 文件。具体实现方式可以是：

反射：使用反射修改系统类加载器的成员变量。
ASM ：使用 ASM 字节码操作库修改 PathClassLoader 的代码。

优点和缺点

方案	优点	缺点
替换 ClassLoader	操作简单，兼容性好	可能会影响系统稳定性
修改 ClassLoader	修改稳定，兼容性好	实现难度较大，可能会影响系统安全

实例代码

// 热修复类加载器
public class HotFixClassLoader extends DexClassLoader {

    public HotFixClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory, String libraryPath, ClassLoader parent) {
        super(dexPath, optimizedDirectory, libraryPath, parent);
    }

    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        try {
            return super.findClass(name);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // 加载热修复后的类
            return loadFixClass(name);
        }
    }
}

// 热修复主逻辑
public class HotFixManager {

    public static void replaceClassLoader() {
        // 获取当前系统类加载器
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        
        // 创建热修复类加载器
        HotFixClassLoader hotFixClassLoader = new HotFixClassLoader(...);
        
        // 将热修复类加载器设置为系统类加载器的父类加载器
        systemClassLoader.setParent(hotFixClassLoader);
    }
}