需求場景：

   當我們的app釋出以後，發現有bug,比如維護資料錯誤，應用邏輯錯誤，嚴重的可能引發應用崩潰。這時修改應用可能只需要修改幾行程式碼，或者某個方法就可以搞定。以前為了解決這樣的問題發只能釋出新版本。而緊急釋出新版本會造成很惡劣的影響，使使用者使用的成本升高，並且影響產品在使用者心中的形象(不靠譜啊~~~)。

技術背景：

 在不斷迭代我們的應用的時候，功能越多，不可避免的方法量也不斷增加，當方法量不斷增加，最終可能會遇到這樣的問題：

1.生成的apk在2.3以前的機器無法安裝，提示INSTALL_FAILED_DEXOPT

    原因：

        首先我們要知道打包過程中我們開發的java類的變化，首先java類被編譯成class檔案，接著class檔案會被編譯生成dex檔案，我們打包完成後，一個App的所有程式碼都在一個dex檔案中(class.dex,解壓apk就可以看到)。當Android系統啟動一個應用的時候，會使用DexOpt工具

對Dex進行優化，DexOpt的執行過程是在第一次載入Dex檔案的時候執行的。這個過程會生成一個ODEX檔案。執行ODex的效率會比直接執行Dex檔案的效率要高很多。但是在早期的Android系統中，DexOpt的LinearAlloc存在著限制: Android 2.2和2.3的緩衝區只有5MB，Android 4.x提高到了8MB或16MB。當方法數量過多導致超出緩衝區大小時，會造成dexopt崩潰,導致無法安裝. 

2. 方法數量過多，編譯時出錯，提示：

  Conversion to Dalvik format failed:Unable to execute dex: method ID not in [0, 0xffff]: 65536  

    原因：

        這是由於dex的檔案限制，dex檔案中method的的索引的id型別被定義為short型別(0~65535),field和class的個數也有此限制。導致dex文的方法總數被限制為65536(包括自己開發以及所引用的Android Framework和第三方類庫的程式碼)。

解決方案：

說了這麼多，到底跟我們的熱修復有什麼關係呢？ 以上三種解決方案都是基於dex分包：    dex分包的解決方案。簡單來說，其原理是將編譯好的class檔案拆分打包成兩個dex，繞過dex方法數量的限制以及安裝時的檢查，在執行時再動態載入第二個dex檔案中。 這裡需要注意的是在具體的實施過程中，可以都不同的形式，比如DynamicLod使用的是apk檔案，可以包含資原始檔。不涉及資源時，可以使用簡單的編譯過的jar檔案。簡單來說，只要能讓ClassLoader載入到dex檔案的歸檔檔案都是可以實現的(甚至可以是zip)。

    OK~     這就是補丁的基礎，讓app載入多個dex檔案，假如我的釋出包裡有一個Qzone.class,釋出之後發現這個類有bug,然後修改了一行程式碼(一定是大意導致的~~~)，然後把這個類打成dex包(具體操作後文詳述)。客戶端通過某種途徑下載到客戶端(一般通過是下載)，啟動應用時讓app載入這個patch.jar包。注意原本我們的專案裡有一個Qzone.class，此處我們的patch.jar裡面也有一個Qzone.class，那麼ClassLoader在載入dex的時候是怎麼載入的呢？我們看看BaseClassLoader的原始碼：

public Class findClass(String name, List<Throwable> suppressed) {  
    for (Element element : dexElements) {  
        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;  
}  

一個ClassLoader可以包含多個dex檔案，每個dex檔案是一個Element，多個dex檔案排列成一個有序的陣列dexElements，當找類的時候，會按順序遍歷dex檔案，然後從當前遍歷的dex檔案中找類，如果找類則返回，如果找不到從下一個dex檔案繼續查詢。
理論上，如果在不同的dex中有相同的類存在，那麼會優先選擇排在前面的dex檔案的類，此處盜一張圖：

也就是說，如果patch.jar的dex在app包dex的前面，修復過Qzone.class會被載入，原來包裡的Qzone.class被忽略。 說到這兒，相信看懂的同學已經笑了，原來補丁的原理這麼簡單~~~ OK~ 那我們怎麼去實現這個Android的補丁方案呢，網上有幾種解決方案： Nuwa框架實現 使用Nuwa的第一步是初始化，原始碼如下：

public static void init(Context context) {
    
    File dexDir = new File(context.getFilesDir(), DEX_DIR);
    dexDir.mkdir();

    String dexPath = null;
    try {
        dexPath = AssetUtils.copyAsset(context, HACK_DEX, dexDir);
    } catch (IOException e) {
        Log.e(TAG, "copy " + HACK_DEX + " failed");
        e.printStackTrace();
    }

    loadPatch(context, dexPath);
}

init()函式做了兩件事：1，把asset目錄下的hack,apk拷貝到應用的私有目錄下；2，載入hack.apk到ClassLoader中dexElement的最前面。

loadPatch方法也是之後進行熱修復的關鍵方法，你的所有補丁檔案都是通過這個方法動態載入進來

public static void loadPatch(Context context, String dexPath) {

        if (context == null) {
            Log.e(TAG, "context is null");
            return;
        }
        if (!new File(dexPath).exists()) {
            Log.e(TAG, dexPath + " is null");
            return;
        }
        File dexOptDir = new File(context.getFilesDir(), DEX_OPT_DIR);
        dexOptDir.mkdir();
        try {
            DexUtils.injectDexAtFirst(dexPath, dexOptDir.getAbsolutePath());
        } catch (Exception e) {
            Log.e(TAG, "inject " + dexPath + " failed");
            e.printStackTrace();
        }
    }

其中呼叫injectDexAtFirst將dex放到ClassLoader中dexElements的最前面的方法：

public static void injectDexAtFirst(String dexPath, String defaultDexOptPath) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException {
    DexClassLoader dexClassLoader = new DexClassLoader(dexPath, defaultDexOptPath, dexPath, getPathClassLoader());
    Object baseDexElements = getDexElements(getPathList(getPathClassLoader()));
    Object newDexElements = getDexElements(getPathList(dexClassLoader));
    Object allDexElements = combineArray(newDexElements, baseDexElements);
    Object pathList = getPathList(getPathClassLoader());
    ReflectionUtils.setField(pathList, pathList.getClass(), "dexElements", allDexElements);
}

內部使用combineArray()方法將這兩個物件進行結合，將我們傳進來的dex插到該物件的最前面，之後呼叫ReflectionUtils.setField()方法，將dexElements進行替換。combineArray方法中做的就是擴充套件陣列，將第二個陣列插入到第一個陣列的最前面

private static Object combineArray(Object firstArray, Object secondArray) {
        Class<?> localClass = firstArray.getClass().getComponentType();
        int firstArrayLength = Array.getLength(firstArray);
        int allLength = firstArrayLength + Array.getLength(secondArray);
        Object result = Array.newInstance(localClass, allLength);
        for (int k = 0; k < allLength; ++k) {
            if (k < firstArrayLength) {
                Array.set(result, k, Array.get(firstArray, k));
            } else {
                Array.set(result, k, Array.get(secondArray, k - firstArrayLength));
            }
        }
        return result;
    }

這個hack.apk裡面只有一個類，下面看一下這個Hack.java的原始碼：

public class Hack {
}

原來這個類什麼都沒幹~~~那我們費這麼大勁載入這個包乾嘛？

因為這裡面還存在一個CLASS_ISPREVERIFIED的問題，對於這個問題呢，詳見：安卓App熱補丁動態修復技術介紹

關於這個CLASS_ISPREVERIFIED，簡單來說就是：

        在虛擬機器啟動的時候，當verify選項被開啟的時候，如果static方法、private方法、建構函式等，其中的直接引用（第一層關係）到的類都在同一個dex檔案中，那麼該類就會被打上CLASS_ISPREVERIFIED標誌。

        注意，是阻止引用者的類，在Nuwa的示例裡面，MainActivity內部引用了Hello。釋出過程中發現Hello有編寫錯誤，那麼想要釋出一個新的Hello類，那麼你就要阻止MainActivity這個類打上CLASS_ISPREVERIFIED的標誌。也就是說，在生成apk之前，就需要阻止相關類打上CLASS_ISPREVERIFIED的標誌了。對於如何阻止，上面的文章說的很清楚，讓MainActivity在構造方法中，去引用別的dex檔案，在本例中，就是hack.apk。

其實這個問題Nuwa框架內部已經解決了，我們要做的就是給app打補丁包，下面我們來看看怎麼給app打補丁。

OK~
一開始我們的app執行的介面是這樣的：

接下來我們把Hello.java程式碼修改掉：

public class Hello {
    public String say() {
        return "hello world~~~ After Fix";
    }
}

然後需要把我們的Hello.java打成patch_dex.jar包：

下一步就是把我們的patch.jar載入進來，一行程式碼搞定：

class打成jar包(可指定class文件)jar cvf patch.jar cn/jiajixin/nuwasample/Hello/Hello.java jar打成dex包(dx工具在sdk的build-tools目錄下)dx --dex --output patch_dex.jar patch.jar 最後要在Application裡面載入我們的補丁包：

Nuwa.loadPatch(this, Environment.getExternalStorageDirectory().getAbsolutePath().concat("/patch_dex.jar"));

同樣是呼叫loadPatch()和injectDexAtFirst()方法將dex插入到dexElements最前面。
關閉app.重新開啟，MainActivity的介面變成這樣了：

到此為止，Nuwa框架的實現和流程就分析完了，希望對大家有一些幫助~~~