一、代码修复
1、类加载方案
（1）Dex分包原理
单个Dex文件里面方法数不能超过65536个方法。
（1）原因：
因为android会把每一个类的方法id检索起来，存在一个链表结构里面。但是这个链表的长度是用一个short类型来保存的， short占两个字节（保存-2的15次方到2的15次方-1，即-32768~32767），最大保存的数量就是65536。
（2）解决方案：
- 精简方法数量,删除没用到的类、方法、第三方库。
- 使用ProGuard去掉一些未使用的代码
- 对部分模块采用本地插件化的方式。
- 分割Dex
Dex分包方案主要做的是在打包时将应用代码分成多个Dex，将应用启动时必须用到的类和这些类的直接引用类放到主Dex中，其他代码放到次Dex中。当应用启动时先加载主Dex，等到应用启动后再动态的加载次Dex。
（2）类加载修复方案
如果Key.Class文件中存在异常，将该Class文件修复后，将其打入Patch.dex的补丁包
(1) 方案一：
通过反射获取到PathClassLoader中的DexPathList，然后再拿到 DexPathList中的Element数组，将Patch.dex放在Element数组dexElements的第一个元素，最后将数组进行合并后并重新设置回去。在进行类加载的时候，由于ClassLoader的双亲委托机制，该类只被加载一次，也就是说Patch.dex中的Key.Class会被加载。
提供dex差量包patch.dex,将patch.dex与应用的classes.dex合并成一个完整的dex，完整dex加载后得到dexFile对象，作为参数构建一个Element对象，然后整体替换掉旧的dex-Elements数组。（Tinker）
（3）类加载方案的限制
方案一：
- 由于类是无法进行卸载，所以类如果需要重新加载，则需要重启App，所以类加载修复方案不是即时生效的。
- 在ART模式下，如果类修改了结构，就会出现内存错乱的问题。为了解决这个问题，就必须把所有相关的调用类、父类子类等等全部加载到patch.dex中，导致补丁包大，耗时严重。
方案二：
- 下次启动修复
- dex合并内存消耗可能导致OOM，最终dex合并失败
2、底层替换方案
（1）基本方案
主要是在Native层替换原有方法，ArtMethod结构体中包含了Java方法的所有信息，包括执行入口、访问权限、所属类和代码执行地址等。替换ArtMethod结构体中的字段或者替换整个ArtMethod结构体，就是底层替换方案。由于直接替换了方法，可以立即生效不需要重启。
（2）优缺点
（1）缺点
- 不能够增减原有类的方法和字段，如果我们增加了方法数，那么方法索引数也会增加，这样访问方法时会无法通过索引找到正确的方法。
- 平台兼容性问题，如果厂商对ArtMethod结构体进行了修改，替换机制就有问题。
（2）优点
- Bug修复的即时性
- 生成的PATCH体积小，性能影响低
二、资源修复
1、Instant Run
核心代码:runtime/MonkeyPatcher.java
#MonkeyPatcher
public static void monkeyPatchExistingResources(@Nullable Context context,
@Nullable String externalResourceFile,
@Nullable Collection activities) {
......
try {
// Create a new AssetManager instance and point it to the resources installed under
// (1)通过反射创建了一个newAssetManager，调用addAssetPath添加了sdcard上的资源包
AssetManager newAssetManager = AssetManager.class.getConstructor().newInstance();
Method mAddAssetPath = AssetManager.class.getDeclaredMethod("addAssetPath", String.class);
mAddAssetPath.setAccessible(true);
if (((Integer) mAddAssetPath.invoke(newAssetManager, externalResourceFile)) == 0) {
throw new IllegalStateException("Could not create new AssetManager");
}
// Kitkat needs this method call, Lollipop doesn't. However, it doesn't seem to cause any harm
// in L, so we do it unconditionally.
Method mEnsureStringBlocks = AssetManager.class.getDeclaredMethod("ensureStringBlocks");
mEnsureStringBlocks.setAccessible(true);
mEnsureStringBlocks.invoke(newAssetManager);
if (activities != null) {
//(2)反射获取Activity中AssetManager的引用，替换成新创建的newAssetManager
for (Activity activity : activities) {
Resources resources = activity.getResources();
try {
Field mAssets = Resources.class.getDeclaredField("mAssets");
mAssets.setAccessible(true);
mAssets.set(resources, newAssetManager);
} catch (Throwable ignore) {
Field mResourcesImpl = Resources.class.getDeclaredField("mResourcesImpl");
mResourcesImpl.setAccessible(true);
Object resourceImpl = mResourcesImpl.get(resources);
Field implAssets = resourceImpl.getClass().getDeclaredField("mAssets");
implAssets.setAccessible(true);
implAssets.set(resourceImpl, newAssetManager);
}
Resources.Theme theme = activity.getTheme();
try {
try {
Field ma = Resources.Theme.class.getDeclaredField("mAssets");
ma.setAccessible(true);
ma.set(theme, newAssetManager);
} catch (NoSuchFieldException ignore) {
Field themeField = Resources.Theme.class.getDeclaredField("mThemeImpl");
themeField.setAccessible(true);
Object impl = themeField.get(theme);
Field ma = impl.getClass().getDeclaredField("mAssets");
ma.setAccessible(true);
ma.set(impl, newAssetManager);
}
......
}
//(3)遍历Resource弱引用的集合，将AssetManager替换成newAssetManager
for (WeakReference wr : references) {
Resources resources = wr.get();
if (resources != null) {
// Set the AssetManager of the Resources instance to our brand new one
try {
Field mAssets = Resources.class.getDeclaredField("mAssets");
mAssets.setAccessible(true);
mAssets.set(resources, newAssetManager);
} catch (Throwable ignore) {
Field mResourcesImpl = Resources.class.getDeclaredField("mResourcesImpl");
mResourcesImpl.setAccessible(true);
Object resourceImpl = mResourcesImpl.get(resources);
Field implAssets = resourceImpl.getClass().getDeclaredField("mAssets");
implAssets.setAccessible(true);
implAssets.set(resourceImpl, newAssetManager);
}
resources.updateConfiguration(resources.getConfiguration(), resources.getDisplayMetrics());
}
}
} catch (Throwable e) {
throw new IllegalStateException(e);
}
}
复制代码 - 反射构建新的AssetManager，并反射调用addAssertPath加载sdcard中的新资源包，这样就得到一个含有所有新资源的AssetManager
- 将原来引用到AssetManager的地方，通过反射把引用处替换为新的AssetManager
2、资源包替换（Sophix）
默认由Android SDK编译出来的apk，其资源包的package id为0x7f。framework-res.jar的资源package id为0x01
- 构造一个package id为0x66的资源包（非0x7f和0x01），只包含已经改变的资源项。
- 由于不与已经加载的Ox7f冲突，所以可以通过原有的AssetManager的addAssetPath加载这个包。
三、SO库修复
本质是对native方法的修复和替换
1、so库加载
(1)通过以下方法加载so库
#System
public static void loadLibrary(String libname) {
Runtime.getRuntime().loadLibrary0(VMStack.getCallingClassLoader(), libname);
}
参数为so库名称，位于apk的lib目录下
public static void load(String filename) {
Runtime.getRuntime().load0(VMStack.getStackClass1(), filename);
}
加载外部自定义so库文件，参数为so库在磁盘中的完整路径
复制代码private static native String nativeLoad(String filename, ClassLoader loader, String librarySearchPath);
复制代码最终都是调用了native方法nativeLoad，参数fileName为so在磁盘中的完整路径名
(2)遍历nativeLibraryDirectories目录
#DexPathList
public String findLibrary(String libraryName) {
String fileName = System.mapLibraryName(libraryName);
for (File directory : nativeLibraryDirectories) {
File file = new File(directory, fileName);
if (file.exists() && file.isFile() && file.canRead()) {
return file.getPath();
}
}
return null;
}
复制代码类似于类加载的findClass方法，在数组中每一个元素对应一个so库，最终返回了so的路径。如果将so补丁添加到数组的最前面，在调用方法加载so库时，会先将补丁so的路径返回。
2、SO修复方案
（1）接口替换
提供方法替代System.loadLibrary方法
- 如果存在补丁so，则加载补丁so库，不去加载apk安装目录下的so库
- 如果不存在补丁so，调用System.loadLibrary去加载安装apk目录下的so库
（2）反射注入
因为加载so库会遍历nativeLibraryDirectories
- 通过反射将补丁so库的路径插入到nativeLibraryDirectories数组的最前面
- 遍历nativeLibraryDirectories时，就会将补丁so库进行返回并加载，从而达到修复目的
四、热修复框架分析
- 底层替换方案：阿里的AndFix、HotFix
- 类加载方案：QQ空间补丁技术、微信的Tinker方案、饿了么的Amigo
- 二者结合：Sophix
参考资料：
- 主流热修复方案分析
- Android热修复技术，你会怎么选？
- 《Android进阶解密》
- 《深入探索Android热修复技术原理》