Android 利用MultiDex方案实现热补丁修复

在线热补丁修复的讨论,从Xopsed到Dexposed,再到AndFix,再到QQ空间团队的Class补丁。可谓是各有特色。本文讨论的是基于Cydia Hook实现的在线Class热补丁。相对于Xopsed、Dexposed、AndFix这三种都是替换Java方法,和QQ空间class替换而言,优势明显。前者是替换方法,但是如果所替换的方法中遇到calss中的成员变量,就要通过反射得到,实现补丁方案。这相对于Class补丁来说解决性能问题,但是使用起来比较麻烦。而QQ空间团队使用的是替换整个Class,这就没有成员变量的问题。但是QQ空间的方案却牺牲了性能,主要是通过防止class打上CLASS_ISPREVERIFIED。本文所讨论的方案是基于两者实现的,没有成员变量反射得到麻烦,也没有防止class打上CLASS_ISPREVERIFIED牺牲性能的问题。那这是怎么实现的呢?请看下文:

我采用的是MultiDex方案实现的,这部分和QQ空间类似就是讲补丁dex文件,放在其他dex(包括主dex),这是因为一个ClassLoader可以包含多个dex文件,每个dex文件是一个Element,多个dex文件排列成一个有序的数组dexElements,当找类的时候,会按顺序遍历dex文件,然后从当前遍历的dex文件中找类,如果找类则返回,如果找不到从下一个dex文件继续查找。具体代码:

public Class findClass(String name, Listsuppressed){
for (Elementelement : dexElements) { //每个Element就是一个dex文件
DexFile dex = element.dexFile;
if (dex != null) {
Class clazz=dex.loadClassBinaryName(name, definingContext, suppressed);
if (clazz!= null) {
return clazz;
}
}
}
if (dexElementsSuppressedExceptions!= null){
suppressed.addAll(Arrays.asList(dexElementsSuppressedExceptions));
}
return null;
}

我的方案中采用的是MultiDex,对其进行一部分改造,具体代码:

1、添加dex文件,并执行install

/**
* 添加apk包外的dex文件
* 自动执行install
* @param dexFile
*/
public static void addDexFileAutoInstall(Context context, List dexFile,File optimizedDirectory) {
if (dexFile != null && !dexFile.isEmpty() &&!dexFiles.contains(dexFile)) {
dexFiles.addAll(dexFile);
LogUtil.d(TAG, “add other dexfile”);
installDexFile(context,optimizedDirectory);
}
}

2、installDexFile直接调用MultiDex 的installSecondaryDexes方法。

/**
* 添加apk包外的dex文件,
* @param context
*/
publicstatic void installDexFile(Context context, File optimizedDirectory){
if (checkValidZipFiles(dexFiles)) {
try {
installSecondaryDexes(context.getClassLoader(), optimizedDirectory, dexFiles);
} catch (IllegalAccessExceptione){
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchFieldExceptione) {
e.printStackTrace();
} catch (InvocationTargetExceptione){
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchMethodExceptione) {
e.printStackTrace();
} catch (IOExceptione) {
e.printStackTrace();
}
}
}

3、将patch.dex放在所有dex最前面。

private static voidexpandFieldArray(Object instance, String fieldName, Object[]extraElements) throws NoSuchFieldException, IllegalArgumentException,
IllegalAccessException {
Field jlrField = findField(instance, fieldName);
Object[]original = (Object[]) jlrField.get(instance);
Object[]combined = (Object[]) Array.newInstance(original.getClass().getComponentType(),original.length + extraElements.length);
// 将后来的dex放在前面,主dex放在最后。
System.arraycopy(extraElements, 0, combined, 0, extraElements.length);
System.arraycopy(original, 0, combined, extraElements.length,original.length);
// 原始的dex合并,是将主dex放在前面,其他的dex依次放在后面。
//System.arraycopy(original, 0, combined, 0, original.length);
//System.arraycopy(extraElements, 0, combined, original.length,extraElements.length);
jlrField.set(instance, combined);
}
到此将patch.dex放进了Element,接下来的问题就是加载Class,当加载patch.dex中类的时候,会遇到一个问题,这个问题就是QQ空间团队遇到,Classd的CLASS_ISPREVERIFIED。具体原因是dvmResolveClass这个方法对Class进行了校验。判断这个要Resolve的class是否和其引用来自一个dex。如果不是,就会遇到问题。

当引用这和被引用者不在同一个dex中就会抛出异常,导致Resolve失败。QQ空间团队的方案是阻止所有的Class类打上CLASS_ISPREVERIFIED来逃过校验,这种方式其实是影响性能。

我们的方案是和QQ团队的类似,但是和QQ空间不同的是,我们将fromUnverifiedConstant设置为true,来逃过校验,达到补丁的路径。具体怎么实现呢?

要引用Cydia Hook技术来hook Native dalvik中dvmResolveClass这个方法。有关Cydia Hook技术请参考:

官网地址:http://www.cydiasubstrate.com/

官方教程:http://www.cydiasubstrate.com/id/38be592b-bda7-4dd2-b049-cec44ef7a73b

SDK下载地址:http://asdk.cydiasubstrate.com/zips/cydia_substrate-r2.zip

具体代码如下。

//指明要hook的lib :
MSConfig(MSFilterLibrary,”/system/lib/libdvm.so”)

// 在初始化的时候进行hook

MSInitialize {
LOGD(“Cydia Init”);
MSImageRef image;
//载入lib
image = MSGetImageByName(“/system/lib/libdvm.so”);
if (image != NULL) {
LOGD(“image is not null”);
void *dexload=MSFindSymbol(image,”dvmResolveClass”);
if(dexload != NULL) {
LOGD(“dexloadis not null”);
MSHookFunction(dexload, (void*)proxyDvmResolveClass, (void**)&dvmResolveClass_Proxy);
} else{
LOGD(“errorfind dvmResolveClass”);
}
}
}

// 在初始化的时候进行hook//保留原来的地址
ClassObject* (dvmResolveClass_Proxy)(ClassObject referrer, u4 classIdx, boolfromUnverifiedConstant);
// 新方法地址
static ClassObject* proxyDvmResolveClass(ClassObject* referrer, u4 classIdx,bool fromUnverifiedConstant) {
return dvmResolveClass_Proxy(referrer, classIdx,true);
}
有人可能会担心cydia Hook性能,稳定性问题,但是据我所知,目前有些公司已经用它来实现apk加壳和脱壳防止反编译技术方案。具体可以参考http://www.gitzx.com/android-cydiasubstrate/
到这里为止在线热补丁修补方案就完了,

github代码:https://github.com/Jarlene/ClassPatch.git

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