AndFix原理淺析（二）之補丁合併原理

zyl409214686發表於2017-12-23
原文網址 : https://juejin.im/post/5a3341386fb9a045104a8922

上一遍寫了AndFix原理淺析（一）之補丁生成原理，本篇來分析補丁過程原理。如果還沒有了解如何使用AndFix可以看之前的文章AndFix 實戰以及遇到的坑。回顧之前文章，AndFix使用上主要是如下程式碼:

        //1）初始化PatchManager
        mPatchManager = new PatchManager(this);
        mPatchManager.init(AppInfoUtils.getVersionCode(this));
        //2）load patch
        mPatchManager.loadPatch();
        try {
        // .apatch file path ，這裡一定要注意每臺手機sd卡路徑不同
        String patchFileString = "sdcard" + Environment.getExternalStorageDirectory()
                .getAbsolutePath() + APATCH_PATH;
        //3）新增patch
        mPatchManager.addPatch(patchFileString);
        Log.d(TAG, "apatch:" + patchFileString + " added.");
    } catch (IOException e) {
        Log.e(TAG, "", e);
    }
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#####JAVA原始碼分析   首先到github上把AndFix原始碼clone下來。按照順序先來看com.alipay.euler.andfix.patch包下PatchManager.init()

public void init(String appVersion) {
		if (!mPatchDir.exists() && !mPatchDir.mkdirs()) {// make directory fail
			Log.e(TAG, "patch dir create error.");
			return;
		} else if (!mPatchDir.isDirectory()) {// not directory
			mPatchDir.delete();
			return;
		}
		SharedPreferences sp = mContext.getSharedPreferences(SP_NAME,
				Context.MODE_PRIVATE);
		String ver = sp.getString(SP_VERSION, null);
                //獲取之前儲存的版本號與當前版本號對比、如果不同清除patch,並儲存當前版本號
		if (ver == null || !ver.equalsIgnoreCase(appVersion)) {
			cleanPatch();
			sp.edit().putString(SP_VERSION, appVersion).commit();
		} else {
                        //如果相同初始化patchs
			initPatchs();
		}
	}
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看初始化patchs方法PatchManager.initPatchs()

	private void initPatchs() {
        // 快取目錄data/data/package/file/apatch/會快取補丁檔案
		// 即使原目錄被刪除也可以打補丁
		File[] files = mPatchDir.listFiles();
		for (File file : files) {
			addPatch(file);
		}
	}
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這裡可以看下mPatchDir變數的定義 mPatchDir = new File(mContext.getFilesDir(), DIR);   是沙盒中data/data/package/file/apatch/ 目錄下的資料夾目錄。這一步邏輯我們可以試想肯定有patch檔案會存入此目錄下。 每次程式初始化載入patch檔案都會從沙盒的快取目錄下讀取， 而不用擔心patch檔案被刪除。

繼續來看PatchManager.addPatch()

private Patch addPatch(File file) {
		Patch patch = null;
		if (file.getName().endsWith(SUFFIX)) {
			try {
				patch = new Patch(file);
				mPatchs.add(patch);
			} catch (IOException e) {
				Log.e(TAG, "addPatch", e);
			}
		}
		return patch;
	}
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這裡邏輯比較簡單，檢測只要檔案字尾為.apatch就加入到mPatchs陣列中。至此PatchManager.initPatchs()走完了。往下走來看PatchManager.loadPatch()

public void loadPatch() {
		mLoaders.put("*", mContext.getClassLoader());// wildcard
		Set<String> patchNames;
		List<String> classes;
		for (Patch patch : mPatchs) {
			patchNames = patch.getPatchNames();
			for (String patchName : patchNames) {
				classes = patch.getClasses(patchName);
				mAndFixManager.fix(patch.getFile(), mContext.getClassLoader(),
						classes);
			}
		}
	}
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這個函式對所有的patchs進行了遍歷，並取出每個patch內的class陣列，然後傳入AndFixManager.fix()。

public synchronized void fix(File file, ClassLoader classLoader,
			List<String> classes) {
		 ......省略安全性檢測相關程式碼
            //讀取dex檔案
			final DexFile dexFile = DexFile.loadDex(file.getAbsolutePath(),
					optfile.getAbsolutePath(), Context.MODE_PRIVATE);

			if (saveFingerprint) {
				mSecurityChecker.saveOptSig(optfile);
			}
            //初始化類載入器
			ClassLoader patchClassLoader = new ClassLoader(classLoader) {
				@Override
				protected Class<?> findClass(String className)
						throws ClassNotFoundException {
					Class<?> clazz = dexFile.loadClass(className, this);
					if (clazz == null
							&& className.startsWith("com.alipay.euler.andfix")) {
						return Class.forName(className);// annotation’s class
														// not found
					}
					if (clazz == null) {
						throw new ClassNotFoundException(className);
					}
					return clazz;
				}
			};
			Enumeration<String> entrys = dexFile.entries();
			Class<?> clazz = null;
            //遍歷dex中條目(類名稱)
			while (entrys.hasMoreElements()) {
				String entry = entrys.nextElement();
				if (classes != null && !classes.contains(entry)) {
					continue;// skip, not need fix
				}
                //load 需要fix的Class
				clazz = dexFile.loadClass(entry, patchClassLoader);
				if (clazz != null) {
                    //fix class
					fixClass(clazz, classLoader);
				}
			}
		} catch (IOException e) {
			Log.e(TAG, "pacth", e);
		}
	}
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前面都是安全性檢測程式碼略過， 後面檢測出需要fix的Class然後執行到AndFixManager.fixClass()

private void fixClass(Class<?> clazz, ClassLoader classLoader) {
		Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();
		MethodReplace methodReplace;
		String clz;
		String meth;
		for (Method method : methods) {
           //獲取到MethodReplace註解(需要被替換的方法)
			methodReplace = method.getAnnotation(MethodReplace.class);
			if (methodReplace == null)
				continue;
           //註解的類
			clz = methodReplace.clazz();
           //需要被替換的方法
			meth = methodReplace.method();
			if (!isEmpty(clz) && !isEmpty(meth)) {
            //替換方法
				replaceMethod(classLoader, clz, meth, method);
			}
		}
	}
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繼續看 replaceMethod方法

private void replaceMethod(ClassLoader classLoader, String clz,
			String meth, Method method) {
		try {
			String key = clz + "@" + classLoader.toString();
			Class<?> clazz = mFixedClass.get(key);
			if (clazz == null) {// class not load
                //load 需要修復的class 
				Class<?> clzz = classLoader.loadClass(clz);
				// 初始化並且更改class 訪問許可權public
				clazz = AndFix.initTargetClass(clzz);
			}
			if (clazz != null) {// initialize class OK
                //放入快取map
				mFixedClass.put(key, clazz);
               //獲取原method
				Method src = clazz.getDeclaredMethod(meth,
						method.getParameterTypes());
              //進行替換操作
				AndFix.addReplaceMethod(src, method);
			}
		} catch (Exception e) {
			Log.e(TAG, "replaceMethod", e);
		}
	}
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繼續看AndFix.addReplaceMethod()

	public static void addReplaceMethod(Method src, Method dest) {
		try {
            //替換方法為native方法
			replaceMethod(src, dest);
            //修改類成員變數訪問許可權為public
			initFields(dest.getDeclaringClass());
		} catch (Throwable e) {
			Log.e(TAG, "addReplaceMethod", e);
		}
	}
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private static native void replaceMethod(Method dest, Method src); replaceMethod的定義可知它為 native方法 #####Native層分析 NatIve原始碼在jni目錄下 如圖：

9A5C27B4-6085-4222-86B9-F68B9C3B76DC.png
來看andfix.cpp

static void replaceMethod(JNIEnv* env, jclass clazz, jobject src,
		jobject dest) {
	if (isArt) {
		art_replaceMethod(env, src, dest);
	} else {
		dalvik_replaceMethod(env, src, dest);
	}
}
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根據不同的模式 art or dalvik 呼叫不同的方法。這裡我們只看dalvik ，art 與dalvik原理都差不多。 開啟dalvik資料夾下dalvik_method_replace.cpp 來看dalvik_replaceMethod ()

extern void __attribute__ ((visibility ("hidden"))) dalvik_replaceMethod(
		JNIEnv* env, jobject src, jobject dest) {
	jobject clazz = env->CallObjectMethod(dest, jClassMethod);
	ClassObject* clz = (ClassObject*) dvmDecodeIndirectRef_fnPtr(
			dvmThreadSelf_fnPtr(), clazz);
	clz->status = CLASS_INITIALIZED;
    //舊的方法(需要被替換的方法)
	Method* meth = (Method*) env->FromReflectedMethod(src);
    //新的方法
	Method* target = (Method*) env->FromReflectedMethod(dest);
	LOGD("dalvikMethod: %s", meth->name);

//	meth->clazz = target->clazz;
    //舊的方法訪問許可權設定為public
	meth->accessFlags |= ACC_PUBLIC;
	meth->methodIndex = target->methodIndex;
	meth->jniArgInfo = target->jniArgInfo;
	meth->registersSize = target->registersSize;
	meth->outsSize = target->outsSize;
	meth->insSize = target->insSize;
	meth->prototype = target->prototype;
    //替換方法資訊
	meth->insns = target->insns;
    //舊的方法設定為native
	meth->nativeFunc = target->nativeFunc;
}
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#####總結 AndFix熱補丁原理就是在native動態替換方法java層的程式碼，通過native層hook java層的程式碼。

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