Android熱修復技術原理之資源熱修復技術的示例分析

小編給大家分享一下Android熱修復技術原理之資源熱修復技術的示例分析，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

一、普遍的實現(xiàn)方式

目前市面上的很多資源熱修復方案基本上都是參考了 Instant Run的實現(xiàn)。

簡要說來，Instant Run中的資源熱修復分為兩步：

1.構造一個新的 AssetManager，并通過反射調(diào)用 addAssetPath，把這個完 整的新資源包加入到AssetManager中。這樣就得到了一個含有所有新資源的 AssetManager。

2.找到所有之前引用到原有 AssetManager的地方，通過反射，把引用處替換 為 AssetManager。

一個 Android 進程只包含一個 ResTable, ResTable 的成員變量 mPackageGroups 就是所有解析過的資源包的集合。任何一個資源包中都含有 resources.arsc，它記錄了所有資源的id分配情況以及資源中的所有字符串。這些信息是以二進制方式存儲的。底層的AssetManager做的事就是解析這個文件，然后把相關信息存儲到 mPackageGroups 里面。

二、資源文件的格式

整個 resources.arse 文件，實際上是由一個個 ResChunk （以下簡稱 chunk） 拼接起來的。從文件頭開始，每個 chunk 的頭部都是一個 ResChunk_header結構，它指示了這個chunk的大小和數(shù)據(jù)類型。

通過ResChunk_header中的type成員，可以知道這個chunk是什么類型, 從而就可以知道應該如何解析這個chunko

解析完一個 chunk 后，從這個 chunk + size的位置開始，就可以得到下一個 chunk 起始位置，這樣就可以依次讀取完整個文件的數(shù)據(jù)內(nèi)容。

一般來說，一個 resources.arsc 里面包含若干個package，不過默認情況下， 由打包工具aapt 打出來的包只有一個 package。這個 package里包含了 app中的 所有資源信息。

資源信息主要是指每個資源的名稱以及它對應的編號。我們知道，Android中的每個資源，都有它唯一的編號。編號是一個 32 位數(shù)字，用十六進制來表示就是0xPPTTEEEE。PP 為 package id, TT 為 type id, EEEE 為 entry id。

它們代表什么？在 resources.arse 里是以怎樣的方式記錄的呢？

• 對于 package id，每個 package 對應的是類型為 RES_TABLE_PACKAG E_ TYPE 的 ResTable_package 結構體，ResTable_package 結構體的 id 成員變量就表示它的 package id。

• 對于 type id，每個type對應的是類型為 RES_TABLE_TYPE_SPEC_ TYPE 的 ResTable_typeSpec 結構體。它的id成員變量就是type id。但是，該type id 具體對應什么類型，是需要到package chunk 里的 Type String Pool 中去解析得到的。比如 Type String Pool 中依次有 attr、 drawablex mipmap、layout 字符串。就表示 attr 類型的 type id 為 1, drawable 類型的 type id 為 2, mipmap 類型的 type id 為 3, layout 類型的type id 為 4。所以，每個 type id對應了 Type String Pool里的字符順序 所指定的類型。

• 對于 entry id，每個 entry表示一個資源項，資源項是按照排列的先后順序 自動被標機編號的。也就是說，一個type里按位置出現(xiàn)的第一個資源項，其 entry id 為0x0000，第二個為 0x0001，以此類推。因此我們是無法直接指定entry id的，只能夠根據(jù)排布順序決定。資源項之間是緊密排布的，沒有空隙，但是可以指定資源項為ResTable_type::NO_ENTRY來填入一個空資源。

舉個例子，我們隨便找個帶資源的 apk，用 aapt解析一下，看到其中的一行是:

$ aapt d resources app-debug.apk

　......

　spec resource 0x7f040019 com.taobao.patch.demo:layout/activity_main: flags=0x00000000

　......

這就表示，activity_main.xml 這個資源的編號是 0x7f040019。它的 package id 是 0x7f，資源類型的id為0x04, Type String Pool里的第四個字符串正是 layout 類型，而 0x04 類型的第 0x0019 個資源項就是 activity_main 這個資源。

三、運行時資源的解析

默認由 Android SDK 編出來的 apk，是由 aapt 具進行打包的，其資源包的 package id 就是 0x7f。

系統(tǒng)的資源包，也就是 framework-res.jar, package id 為 0x01。

在走到 app的第一行代碼之前，系統(tǒng)就已經(jīng)幫我們構造好一個已經(jīng)添加了安裝包資源的 AssetManager 了。

因此，這個 AssetManager里就已經(jīng)包含了系統(tǒng)資源包以及 app的安裝包，就是 package id 為 0x01 的 framework-res.jar 中的資源和 package id 為 0x7f 的 app 安裝包資源。

如果此時直接在原有 AssetManager 上繼續(xù) addAssetPath的完整補丁包的 話，由于補丁包里面的package id 也是 0x7f，就會使得同一個 package id的包被 加載兩次。這會有怎樣的問題呢？

在 Android L 之后，這是沒問題的，他會默默地把后來的包添加到之前的包的同—個 PackageGroup 下面。

而在解析的時候，會與之前的包比較同一個 type id所對應的類型，如果該類型 下的資源項數(shù)目和之前添加過的不一致，會打出一條warning log，但是仍舊加入到該類型的TypeList 中。

在獲取某個 Type的資源時，會從前往后遍歷，也就是說先得到原有安裝包里 的資源，除非后面的資源的config比前面的更詳細才會發(fā)生覆蓋。而對于同一個 config 而言，補丁中的資源就永遠無法生效了。所以在 Android L以上的版本，在原有AssetManager 上加入補丁包，是沒有任何作用的，補丁中的資源無法生效。

而在 Android 4.4 及以下版本，addAssetPath只是把補丁包的路徑添加到 了 mAssetPath中，而真正解析的資源包的邏輯是在app第一次執(zhí)行 AssetManager::getResTable 的時候。

而在執(zhí)行到加載補丁代碼的時候，getResTable已經(jīng)執(zhí)行過了無數(shù)次了。這是因為就算我們之前沒做過任何資源相關操作，Android framework里的代碼也會多 次調(diào)用到那里。所以，以后即使是addAssetPath，也只是添加到了 mAssetPath, 并不會發(fā)生解析。所以補丁包里面的資源是完全不生效的！

所以，像 Instant Run 這種方案，一定需要一個全新的 AssetManager時，然后再加入完整的新資源包，替換掉原有的AssetManager。

四、另辟蹊徑的資源修復方案

而一個好的資源熱修復方案是怎樣的呢？

首先，補丁包要足夠小，像直接下發(fā)完整的補丁包肯定是不行的，很占用空間。

而像有些方案，是先進行 bsdiff，對資源包做差量，然后下發(fā)差量包，在運行時 合成完整包再加載。這樣確實減小了包的體積，但是卻在運行時多了合成的操作，耗費了運行時間和內(nèi)存。合成后的包也是完整的包，仍舊會占用磁盤空間。

而如果不采用類似 Instant Run 的方案，市面上許多實現(xiàn)，是自己修改aapt, 在打包時將補丁包資源進行重新編號。這樣就會涉及到修改 Android SDK工具包, 即不利于集成也無法很好地對將來的aapt 版本進行升級。

針對以上幾個問題，一個好的資源熱修復方案，既要保證補丁包足夠小，不在 運行時占用很多資源，又要不侵入打包流程。我們提出了一個目前市面上未曾實現(xiàn) 的方案。

簡單來說，我們構造了一個 package id 為 0x66的資源包，這個包里只包含改變了的資源項，然后直接在原有AssetManager 中 addAssetPath 這個包。然后就可以了。真的這么簡單？

沒錯！由于補丁包的 package id 為 0x66，不與目前已經(jīng)加載的 0x7f沖突，因 此直接加入到已有的AssetManager中就可以直接使用了。補丁包里面的資源，只包含原有包里面沒有而新的包里面有的新增資源，以及原有內(nèi)容發(fā)生了改變的資源。

而資源的改變包含增加、減少' 修改這三種情況，我們分別是如何處理的呢？

• 對于新增資源，直接加入補丁包，然后新代碼里直接引用就可以了，沒什么好說的。

• 對于減少資源，我們只要不使用它就行了，因此不用考慮這種情況，它也不影響補丁包。

• 對于修改資源，比如替換了一張圖片之類的情況。我們把它視為新增資源, 在打入補丁的時候，代碼在引用處也會做相應修改，也就是直接把原來使用舊資源 id 的地方變?yōu)樾?id。

用一張圖來說明補丁包的情況，是這樣的：

圖中綠線表示新增資源。紅線表示內(nèi)容發(fā)生修改的資源。黑線表示內(nèi)容沒有變 化，但是id 發(fā)生改變的資源。x 表示刪除了的資源。

4.1、新增的資源及其導致 id 偏移

可以看到，新的資源包與舊資源包相比，新增了 holo_grey 和 dropdn_item2 資源，新增的資源被加入到 patch中。并分配了 0x66 開頭的資源 id。

而新增的兩個資源導致了在它們所屬的 type 中跟在它們之后的資源 id發(fā)生了 位移。比如 holojight, id 由 0x7f020002 變?yōu)?0x7f020003，而 abc_dialog 由 0x7f030004 變?yōu)?0x7f030003。新資源插入的位置是隨機的，這與每次 aapt打包 時解析xml 的順序有關。發(fā)生位移的資源不會加入 patch，但是在 patch的代碼中會調(diào)整id 的引用處。

比如說在代碼里，我們是這么寫的

imageView.setImageResource(R.drawable.holo_light);

這個 R.drawable.holojight 是一個int 值，它的值是 aapt指定的，對于開發(fā)者 透明，即使點進去，也會直接跳到對應res/drawable/holo_light.jpg，無法查看。不過可以用反編譯工具，看到它的真實值是0x7f020002。所以這行代碼其實等價于：

imageView.setImageResource(0x7f020002)；

而當打出了一個新包后，對開發(fā)者而言，holojight的圖片內(nèi)容沒變，代碼引用處也沒變。但是新包里面，同樣是這句話，由于新資源的插入導致的id改變，對于 R.drawable.holojight 的引用已經(jīng)變成了:

imageView.setImageResource(0x7f020003);

但實際上這種情況并不屬于資源改變，更不屬于代碼的改變，所以我們在對比新舊代碼之前，會把新包里面的這行代碼修正回原來的id。

imageView.setImageResource(0x7f020002);

然后再進行后續(xù)代碼的對比。這樣后續(xù)代碼對比時就不會檢測到發(fā)生了改變。

4.2、內(nèi)容發(fā)生改變的資源

而對于內(nèi)容發(fā)生改變的資源(類型為 layout 的 activity_main，這可能是我們修 改了 activity_main.xml 的文件內(nèi)容。還有類型為 string 的 no，可能是我們修改了這個字符串的值)，它們都會被加入到 patch 中，并重新編號為新 id。而相應的代碼，也會發(fā)生改變，比如，

setContentView(R.layout.activity_main)；

實際上也就是

setContentView(0x7f030000)；

在生成對比新舊代碼之前，我們會把新包里面的這行代碼變?yōu)?/p>

setContentView(0x6 6020000)；

這樣，在進行代碼對比時，會使得這行代碼所在函數(shù)被檢測到發(fā)生了改變。于是相應的代碼修復會在運行時發(fā)生，這樣就引用到了正確的新內(nèi)容資源。

4.3、刪除了的資源

對于刪除的資源，不會影響補丁包。

這很好理解，既然資源被刪除了，就說明新的代碼中也不會用到它，那資源放在那里沒人用，就相當于不存在了。

4.4、對于type的影響

可以看到，由于 type0x01 的所有資源項都沒有變化，所以整個 type0x01資源都沒有加入到patch 中。這也使得后面的 type 的 id 都往前移了一位。因此 Type String Pool 中的字符串也要進行修正，這樣才能使得 0x01 的 type 指向 drawable, 而不是原來的 attr。

所以我們可以看到，所謂簡單，指的是運行時應用patch變的簡單了。

而真正復雜的地方在于構造 patch 。我們需要把新舊兩個資源包解開，分別解析 其中的resources.arsc 文件，對比新舊的不同，并將它們重新打成帶有新 package id 的新資源包。這里補丁包指定的 package id 只要不是 0x7f 和 0x01就行，可以是 任意0x7f 以下的數(shù)字，我們默認把它指定為 0x66。

構造這樣的補丁資源包，需要對整個resources.arsc的結構十分了解，要對二 進制形式的一個一個chunk進行解析分類，然后再把補丁信息一個一個重新組裝成 二進制的chunk。這里面很多工作與 aapt做的類似，實際上開發(fā)打包工具的時候也是參考了很多aapt和系統(tǒng)加載資源的代碼。

五、更優(yōu)雅地替換AssetManager

對于 Android L 以后的版本，直接在原有 AssetManager 上應用 patch就行 了。并且由于用的是原來的AssetManager，所以原先大量的反射修改替換操作就 完全不需要了，大大提高了加載補丁的效率。

但之前提到過，在 Android KK 和以下版本，addAssetPath是不會加載資源 的，必須重新構造一個新的AssetManager 并加入 patch，再換掉原來的。那么我們不就又要和Instant Run —樣，做一大堆兼容版本和反射替換的工作了嗎？

對于這種情況，我們也找到了更優(yōu)雅的方式，不需要再如此地大費周章。

明顯，這個是用來銷毀 AssetManager并釋放資源的函數(shù)，我們來看看它具體做了什么吧。

可以看到，首先，它析構了 native 層的 AssetManager，然后把 java層的 AssetManager 對 native 層的 AssetManager 的引用設為空。

native 層的 AssetManager 析構函數(shù)會析構它的所有成員，這樣就會釋放之前加載了的資源。

而現(xiàn)在，java 層的 AssetManager 已經(jīng)成為了空殼。我們就可以調(diào)用它的 init 方法，對它重新進行初始化了！

這同樣是個native方法,

這樣，在執(zhí)行 init 的時候，會在 native層創(chuàng)建一個沒有添加過資源，并且 mResources 沒有初始化的的 AssetManager。然后我們再對它進行 addAssetPath，之后由于 mResource 沒有初始化過，就可以正常走到解析 mResources的邏輯，加載所有此時add進去的資源了 ！

由于我們是直接對原有的 AssetManager進行析構和重構，所有原先對 AssetManager 對象的引用是沒有發(fā)生改變的，這樣，就不需要像 Instant Run那樣進行繁瑣的修改了。

順帶一提，類似 Instant Run 的完整替換資源的方案，在替換 AssetManager這一步，也可以采用我們這種方式進行替換，省時省力又省心。

六、本章小結

總結一下，相比于目前市面上的資源修復方式，我們提出的資源修復的優(yōu)勢在于：

• 不侵入打包，直接對比新舊資源即可產(chǎn)生補丁資源包。（對比修改 aapt方式的 實現(xiàn)）

• 不必下發(fā)完整包，補丁包中只包含有變動的資源。（對比 Instanat Run，Amigo 等方式的實現(xiàn)）

• 不需要在運行時合成完整包。不占用運行時計算和內(nèi)存資源。（對比 Tinker的 實現(xiàn)）

唯一有個需要注意的地方就是，因為對新的資源的引用是在新代碼中，所有資源修復是需要代碼修復的支持的。也因此所有資源修復方案必然是附帶代碼修復的。而 之前提到過，本方案在進行代碼修復前，會對資源引用處進行修正。而修正就是需要 找到舊的資源id，換成新的id。查找舊 id 時是直接對 int值進行替換，所以會找到 0x7f ?????? 這樣的需要替換 id。但是，如果有開發(fā)者使用到了 0x7f ??????這樣的數(shù)字，而它并非資源id，可是卻和需要替換的id數(shù)值相同，這就會導致這個數(shù)字 被錯誤地替換。

但這種情況是極為罕見的，因為很少會有人用到這樣特殊的數(shù)字，并且還需要碰巧這數(shù)字和資源id相等才行。即使出現(xiàn)，開發(fā)者也可以用拼接的方式繞過這類數(shù)字的產(chǎn)生。所以基本可以不用擔心這種情況，只是需要注意它的存在。

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