热修复原理解析

1. 类加载机制

1.1 类加载UML图

ClassLoader继承图

1.2 loadClass流程

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
    throws ClassNotFoundException
{
        // First, check if the class has already been loaded
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
          if (parent != null) {
            //使用父ClassLoader加载
            c = parent.loadClass(name, false);
          } else {
            c = findBootstrapClassOrNull(name);
          }
            if (c == null) {
                // If still not found, then invoke findClass in order
                // to find the class.
                c = findClass(name);
            }
        }
        return c;
}

首先先判断是否已经加载过这个类
如果没有加载过就让父加载器来加载
如果父加载器没有加载到才使用当前的ClasLoader来加载----双亲委派机制
- 避免多次加载
- 避免系统class被自定义的ClasLoader篡改

findClass方法由ClassLoader的子类实现，主要由BaseDexClassLoader类实现

@Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        List<Throwable> suppressedExceptions = new ArrayList<Throwable>();
        Class c = pathList.findClass(name, suppressedExceptions);
        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;
    }

在BaseDexClassLoader类中包含一个DexPathList对象
在这个pathList中查找对应的加载类

DexPathList中通过一个Element数组保存加载过的类，然后遍历这个数组当找到从找到一个和当前类名匹配的Class对象时就停止遍历，返回这个Class。

public Class<?> findClass(String name, List<Throwable> suppressed) {
        for (Element element : dexElements) {
            Class<?> clazz = element.findClass(name, definingContext, suppressed);
            if (clazz != null) {
                return clazz;
            }
        }
          if (dexElementsSuppressedExceptions != null) {
        suppressed.addAll(Arrays.asList(dexElementsSuppressedExceptions));
    }
    return null;
}

2. 实现原理

主要流程

将新的dex文件转换成Element数组

获取新生成的Element数组中的所有对象

获取旧的Element数组中的对象

将新的对象插入到旧的对象之前，在遍历时就能获取到最新的class文件

把组合的Element数组设置到DexPathList对象中

2.1 从类加载器中获取`DexPathList`对象

Class<?> cl = null;
Field pathListFiled = null;
for (cl = classLoader.getClass(); cl != null; cl = cl.getSuperclass()) {
    try {
        //从BaseDexClassLoader中找pathList属性
        pathListFiled = cl.getDeclaredField("pathList");
    } catch (NoSuchFieldException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    if (pathListFiled != null) {
        pathListFiled.setAccessible(true);
        break;
    }
}

因为只有BaseDexClassCloader中才持有这个对象，因此需要对当前ClassLoader的父类进行遍历，通过反射拿到DexPathList属性对象

2.2 获取makePathElements方法

通过反射从DexPathList对象中获取makePathElements这个方法，通过这个方法把传入的Dex文件转换成Element数组。

Object pathList = pathListFiled.get(classLoader);

Class<?> pathListClass = pathList.getClass();
Method makePathListMethod = pathListClass.getDeclaredMethod("makePathElements",
        List.class, File.class, List.class);
makePathListMethod.setAccessible(true);

//要插入的新的文件集合
List<File> dexFile = new ArrayList<>();
File f = new File(file);
dexFile.add(f);
List<IOException> suppressedException = new ArrayList<>();
//获得新的dexElements数组
Object[] elements = (Object[]) makePathListMethod.invoke(pathList, dexFile,new File(optPath),
        suppressedException);
Log.d("sxhLog", "fix: " + elements.length);

2.3 获取PathList中原有的Element数组

直接通过反射拿到PathList对象中的dexElement对象。

Field oldElementsFiled = pathListClass.getDeclaredField("dexElements");
oldElementsFiled.setAccessible(true);
Object[] oldElements = (Object[]) oldElementsFiled.get(pathList);
Log.d("sxhLog", "fix: " + oldElements.length);

2.4 将新的数组插入旧的数组

//合并两个数组
Object[] newArrayElement = (Object[]) Array.newInstance(oldElements.getClass().getComponentType(),
        elements.length + oldElements.length);

//将两个数组中的元素拷贝到新的数组中
System.arraycopy(elements, 0, newArrayElement, 0, elements.length);
System.arraycopy(oldElements,0, newArrayElement, elements.length, oldElements.length);

//把原有的Element数组中的内容替换为新的
oldElementsFiled.set(pathList, newArrayElement);

先新建一个数组，然后把新的Element数组插入再把旧的Element数组插入，这里因为Element类是对外不可见的，因此需要使用Array.newInstance来创建对应的数组。

2.5 最后用组装的新Element数组替换旧的数组

//把原有的Element数组中的内容替换为新的
oldElementsFiled.set(pathList, newArrayElement);

3. 制作dex文件

先使用jar命令把指定的class文件打成jar包jar cvf fix.jar com/example/hotfix/Bug.class

使用dx命令(build-tools/29.0.3/目录下)把刚才的jar打包成dex文件 dx --dex --output=output.dex --fix.jar

然后把这个dex文件push到手机目录下，在修复时把这个文件传入就可以加载对应的Class。