简介
之前写过两篇文章介绍了通过 APT 和 Javassist 做静态的代码插桩：
1. 使用 APT 自动生成代码
2. 使用 Javassist 实现代码静态插桩
我们可以通过代码插桩，实现 代码日志记录、方法耗时统计、界面自动生成 等功能。
但是，通过 Javassist 和 ASM 做的代码插桩，只能修改 apk 包内的代码，无法修改系统中的代码。
例如在 Android 的性能优化等场景，需要 hook Handler、Thread 等系统类才能实现，例如：
(1) 如何监控业务层代码没有使用线程池，而是创建 Thread 对象？
(2) 如何统计主线程 Message 的执行耗时，并在 Message 执行超时后打印其加入时的堆栈？
目前开源的代码动态插桩的技术，主要是基于 Xposed、Dexposed 以及 weishu 大佬的 epic 实现的。
我们在使用 epic 时，主要用它的 XposedBridge 类。这个类有三个重要的方法：hookMethod、hookAllConstructors、hookAllMethods 。
接下来我们就用上面两个性能监控的例子，看一下如何使用 动态代码插桩 来监控应用性能。
（这一篇只看怎么使用 epic，它的原理 weishu 大神在自己的博客中写得比较明白了，后续我也会补上一篇 epic 的原理）
一、如何监控线程的创建？
当我们要去监控某一个类是否有对象创建，例如 Thread，其实就是监控这个类的构造函数是否有被调用。
我们可以利用 XposedBridge 的 hookAllConstructors 方法做监控，它的函数原型如下:
public static
Set<Unhook> hookAllConstructors(Class klass, XC_MethodHook callback)
返回值可以用于解除 hook，参数一是想要 hook 的类，参数二是定义如何 hook 的回调。
XC_MethodHook 有两个方法，用于在原函数执行前后做插桩。
对于我们监控线程的这个目的，它的实现是：
class ThreadConstructorHooker(priority: Int) : XC_MethodHook(priority) {
/* ======================================================= */
/* Override/Implements Methods */
/* ======================================================= */
override fun beforeHookedMethod(param: MethodHookParam?) {
super.beforeHookedMethod(param)
Log.i("ZHP_TEST", "即将执行线程的构造方法")
}
override fun afterHookedMethod(param: MethodHookParam?) {
super.afterHookedMethod(param)
Log.i("ZHP_TEST", "线程的构造方法执行完毕")
// 通过 thisObject 属性获取到 this
val thread = param?.thisObject ?: return
Log.i("ZHP_TEST", "线程创建的堆栈：")
Throwable().printStackTrace();
}
}
在尽可能早的地方，执行以下 hook 即可监控线程的初始化了：
val hookHandler = ThreadConstructorHooker(1)
XposedBridge.hookAllConstructors(Thread::class.java, hookHandler)
在具体的业务处理中，我们可以根据传入的 param 对象，获取 this 的具体类型、调用的堆栈等等，用于判断是否需要抛出异常。
二、如何监控主线程 Message 执行超时？
以前我们可以用反射替换掉 Looper 的 mLogging 对象，在其打印日志时统计 Message 的执行耗时。 但这种办法不能记录这个 Message 是在什么时候加入到 消息队列 中的。
如果想要记录 Message 在加入时的堆栈，则需要在 Handler 的 sendMessageAtTime 方法中插桩。可惜的是 Handler 是系统的类，无法通过 Javassist 或者 ASM 插桩。
用 epic 就容易多了。
首先我们定义一个 Map 用于保存 Message 在添加时的堆栈：
object MessageStackTraceMap {
/* ======================================================= */
/* Fields */
/* ======================================================= */
private val map = HashMap<Message, Throwable>()
/* ======================================================= */
/* Public Methods */
/* ======================================================= */
fun put(message: Message, throwable: Throwable) {
map[message] = throwable
}
fun remove(message: Message) {
map.remove(message)
}
fun get(message: Message): Throwable? {
return map[message]
}
}
这只是一个简化版的代码~
接下来定义如何 hook Handler 的 sendMessageAtTime 方法:
class SendMessageAtTimeHooker(priority: Int) : XC_MethodHook(priority) {
/* ======================================================= */
/* Override/Implements Methods */
/* ======================================================= */
override fun beforeHookedMethod(param: MethodHookParam?) {
super.beforeHookedMethod(param)
// 获取 Handler 对象
val handler = param?.thisObject as? android.os.Handler ?: return
// 如果不是主线程，不处理
if (handler.looper != Looper.getMainLooper()) {
return
}
// 加入到 map 中，记录其堆栈
MessageStackTraceMap.put(param.args[0] as Message, Throwable());
}
}
以及 dispatchMessage 方法，这个方法用于计算 Message 的执行耗时：
class DispatchMessageHooker(priority: Int) : XC_MethodHook(priority) {
/* ======================================================= */
/* Fields */
/* ======================================================= */
/** Message 开始执行的时刻 */
private var begin: Long = 0
/* ======================================================= */
/* Override/Implements Methods */
/* ======================================================= */
override fun beforeHookedMethod(param: MethodHookParam?) {
super.beforeHookedMethod(param)
// 获取 Handler 对象
val handler = param?.thisObject as? android.os.Handler ?: return
// 如果不是主线程，不处理
if (handler.looper != Looper.getMainLooper()) {
return
}
// 记录 Message 执行的开始时间
begin = SystemClock.elapsedRealtime()
}
override fun afterHookedMethod(param: MethodHookParam?) {
super.afterHookedMethod(param)
// 获取 Handler 对象
val handler = param?.thisObject as? android.os.Handler ?: return
// 如果不是主线程，不处理
if (handler.looper != Looper.getMainLooper()) {
return
}
// 计算这个 message 的执行耗时
val now = SystemClock.elapsedRealtime()
val cost = now - begin
// 获取消息对象
val msg = param.args[0] as Message
// 如果耗时小于 60 毫秒，还能接受
if (cost < 60) {
// 从队列中移除消息
MessageStackTraceMap.remove(msg)
return
}
// 对于大于 60 毫秒的消息，获取其添加时的堆栈，并报警
val throwable = MessageStackTraceMap.get(msg)
MessageStackTraceMap.remove(msg)
Log.w("ZHP_TEST", "消息执行超时，添加位置：")
throwable?.printStackTrace()
}
}
最后我们在使用 XposedBridge 将这个两个方法 hook 了：
val handlerClass = Handler::class.java
// hook Handler#sendMessageAtTime 方法
val sendMessageAtTime = handlerClass.getDeclaredMethod(
"sendMessageAtTime",
Message::class.java,
Long::class.java
)
XposedBridge.hookMethod(
sendMessageAtTime,
SendMessageAtTimeHooker(1)
)
// hook Handler#dispatchMessage 方法
val dispatchMessage = handlerClass.getDeclaredMethod(
"dispatchMessage",
Message::class.java
)
XposedBridge.hookMethod(
dispatchMessage,
DispatchMessageHooker(1)
)
这就实现了监控主线程消息执行耗时的功能啦~
这篇只是说一下怎么实现这两个常见的性能监控需求，下一篇我们了解 epic 的具体实现原理。
