目前Android业内，热修复技术百花齐放，各大厂都推出了自己的热修复方案，使用的技术方案也各有所异，当然各个方案也都存在各自的局限性。在面对众多的方案，希望通过梳理这些热修复方案的对比及实现原理，掌握热修复技术的本质，同时也对项目接入做好准备。
什么是热修复技术？
简单来说，就是通过下发补丁包，让已安装的客户端动态更新，让用户可以不用重新安装APP，就能够修复软件缺陷的一种技术。
随着热修复技术的发展，不仅可以修复代码，同时可以修复资源文件及SO库。
怎么选择热修复技术方案？
国内主流的技术方案
缺点
接入复杂
目前最快捷的集成方式是 集成 bugly 升级sdk。
需要的工作
代理 Application
接入 tinker-support 插件
编写tinker gradle 脚本
打包复杂
每次打包需要修改tinker gradle 脚本的配置
补丁激活成功率低
测试下来发现激活成功率 大概 60%
补丁合成dex性能消耗大
主流配置的机器，平均合成时间 1800秒
价格
基础版 免费：最大补丁大小:500k 日请求量 <1万
专业版 399 - 2899元/月
Sophix
优点
补丁即时生效，不需要应用重启；
补丁包同样采用差量技术，生成的PATCH体积小；
对应用无侵入，几乎无性能损耗；
两行代码，傻瓜式接入。
价格
免费阈值：月活设备(MAU): 5万。
每个月，每台设备收费0.015元。
计费周期：系统每日生成账单，进行结算。当月收取过的，不再进行收费。即只计算日增量设备
Robust
java hook 插桩
优点
无差别兼容Android2.3-8.0版本；
无需重启补丁实时生效，
补丁修补成功率高达99.9%(所有热修复方案中成功率最高的）
缺点
只支持方法级别的Bug修复，不支持资源及so
bug修复通过java hook 代码实现
补丁的下发和合并等需要自己实现
总结
如果考虑付费，推荐选择阿里的Sophix，Sophix是综合优化的产物，功能完善、开发简单透明、提供分发及监控管理。
如果不考虑付费，只需支持方法级别的Bug修复，不支持资源及so，推荐使用Robust。补丁修补成功率高达99.9%(所有热修复方案中成功率最高的）
如果考虑需要同时支持资源及so，使用Tinker。不建议使用，因为实现原理是 dex合成后替换，dex合成成功率不高(60%)
如果公司综合实力强，可考虑自研，灵活性及可控制最强。
从Github上的热度及提交记录上看，nuwa、AndFix、Amigo等的提交都是2 years ago。
内业主要热修复技术方案原理
代码热修复方案的两个方向
底层替换和类加载(dex插入/替换)
类加载有两种实现：dexElements和替换dex；所以又称三大流派
美团 Robust 这种 java方法插桩hook的，只能实现代码修复，无法实现资源和so修复；所以不在常规讨论范围内。
底层替换方案
代表：阿里系的 Andfix HotFix
原理
通过Andfix提供的工具对比出新旧apk 的 classes.dex 文件的差异，并生成patch压缩包(jar包)
压缩包中比较关键的是 PATCH.MF (补丁类名)和 diff.dex (补丁方法)
虚拟机通过 jar包 读取 补丁类名和补丁方法
通过classLoader，找到要修复的bug类名及方法
利用hook技术，在native修改指ArtMethod针变量，使其指向补丁方法，从而完成bug修复。
优点
在类加载后，动态修改native指针，修复即时生效，无需冷启动
缺点
类已经被加载，内存中方法描述符(结构体)已经固定，所以只能替换，不能做新增修复。
在Native操作指针时，强转ArtMethod的类型是AndFix写死的，无法保证是运行时的ArtMethod结构，这会产生十分严重的兼容问题
实践发现Andfix 修复成功率非常低 ，时常出现崩溃，补丁无效的现象
类加载方案
代表：腾讯系的 Qzone超级补丁(dex插入) Tinker(dex替换)
dex插入
增量Dex
原理
Hook ClassLoader.pathList.dexElements[]
将补丁的dex插入到数组的最前端。
ClassLoader的findClass是通过遍历dexElements[]中的dex来寻找类的。所以会优先查找到修复的类。从而达到修复的效果。
VM规则判断
Vm的判定规则：“当一个类中引用了另外一个类，则一般要求两个类来自同一个Dex文件”。
CLASS_ISPREVERIFIED 是触发Vm判定规则的前提。
增量方案为解决这个问题，需要进行“打桩”。
打桩的目的就是防止类被打上 CLASS_ISPREVERIFIED 标签。
打桩，就是在所有类中分别引用另外一个独立Dex文件(为了打桩特意封装的)中的类。通常做法是在每一个类中增加构造器并引用另外一个dex中的类。
在类加载的最后阶段，虚拟机会对未打上 CLASS_ISPREVERIFIED 标签的类 再次进行 校验和优化 ，如果在同一时间点加载大量类，那么就会出现严重的性能问题，如启动时白屏。
优点
不需要考虑对dalvik虚拟机和art虚拟机做适配
代码是非侵入式的，对apk体积影响不大
缺点
需要下次启动才修复
性能损耗大，为了避免类被加上 CLASS_ISPREVERIFIED，使用插桩，单独放一个帮助类在独立的dex中让其他类调用。可能导致严重的性能问题，如启动时白屏。
dex替换
全量Dex替换
原理
为了避免dex插桩带来的性能损耗，dex替换采取另外的方式(整体替换dex)。
提供dex差量包(只包含patch代码的dex)
将patch.dex与应用的classes.dex合并成一个完整的dex
加载完整dex得到dexFile对象作为参数构建一个Element对象
整体替换掉旧的dex-Elements数组
优点
相比 dex插入，dex替换的优点
减少了dex插桩带来的性能损耗
缺点
Dex合并内存消耗在虚拟机堆内存(vm heap)上，容易OOM，最后导致合并失败
两种方案总结
底层替换存在不同定制Rom的兼容性问题，同时不能做新增field的修复，但修复立即生效。
类加载方案在合成全量补丁的时候存在性能问题，修复需要重启应用(冷启动)，但是兼容性较好。
Sophix 代码热修复-双剑合璧
Sophix对类文件修复 采用底层替换方案为主，类加载方案为次(兜底策略)的模式，将二者结合起来，并对二者另辟蹊径，加以突破。
基于底层替换方案的突破
底层替换方案通过在运行时利用hook操作native指针实现“热”的特性。但这里有一个关键点，底层替换所操作的指针，实际上是 ArtMethod 。
在类被加载，类中的每个方法都会有对应的ArtMethod，它记录了方法包括所属类和内存地址信息
Andfix正是通过篡改ArtMethod，将补丁方法ArtMethod的成员值逐一赋给旧方法，实现替换。
问题就出现在 逐一替换 上。因为Andfix的 ArtMethod 方法结构是根据Android开源代码写死的，面对国内厂商的定制，经常会导致两者ArtMethod方法结构不一致，这也是兼容问题产生的根本原因。
为了解决这个问题，Sophix采用了对旧ArtMethod进行 完整替换。
通过动态测量ArtMethod的size（通过c层的mempy(dest ,src ,size)方法），进行全量拷贝。这样做无论ArtMethod被修改成什么样，只需要统一执行拷贝，就可以完成替换，完全无视修改虚拟机导致的ArtMethod结构差异。
另辟蹊径的冷启动修复
底层替换虽能使修复即时生效，但由于类加载后，方法结构已固定，这就造成使用上会有诸多限制。
相反类加载方案的使用场景更为广泛。
Sophix使用类加载作为兜底方案。在热部署无法使用的情况下，自动降级为冷部署方案。
无论是冷部署还是热部署，都需要通过同一套补丁兼顾。
Art虚拟机
在Art虚拟机下，默认支持多dex加载，虚拟机会优先加载命名为classes.dex的文件。
Sophix利用了这一点，将补丁文件命名为classes.dex，并对原有dex文件进行排序。这样一来，art虚拟机就会先加载补丁文件，后续加载的同类名的类会被忽略，最后将加载得到的dexFile把dexElements整体替换。
Dalvik虚拟机
Dalvik默认只加载classes.dex，其他dex则被忽略。
Sophix就需要一个全量dex。
tinker采用自主研发的dexDiff技术，从方法和指令的维度进行dex合成，但Dex合成过程发生在虚拟机堆内存上，修复的成功率极大的受到性能问题的影响。
为了解决这个问题，Sophix换了一种思路，从类的维度，对照补丁包中出现的类，在原有包中做删除操作。为了避免删除整个类信息而导致dex结构发生偏移，所以只对旧包中类的入口进行删除，实际上类的信息还在dex包中。这样一来，冷启动后，原有的类就不会被加载，相比Tinker的合成方案，Sophix的思路更为轻量化。
总结
至此，Sophix对类文件修复的基本原理描述完毕。
可以说Sophix吸取了百家之长，对问题的解决之法堪称巧妙，展现出底层技术的重要性，若没有对虚拟机等底层技术的深耕探索，在系统框架的纷繁规则面前，也只能至于庭前止步。
参考&扩展
Android热修复技术，你会怎么选？
两种热修复方案及Sophix原理
Android热修复技术选型——三大流派解析
为什么使用 Tinker？
Sophix产品优势
Tinker 价格
Sophix 价格