因为android热修复需要Dex分包，而Android热修复是现在比较火的技术，所以现在将我这几天学到的相关东西做一个总结，这篇主要从AndroidStudio和Eclipse两个方面总结Dex分包的过程。
为什么要Dex分包
当一个app的功能越来越复杂，代码量越来越多，也许有一天便会突然遇到下列现象：
1. 生成的apk在2.3以前的机器无法安装，提示INSTALL_FAILED_DEXOPT
2. 方法数量过多，编译时出错，提示： Conversion to Dalvik format failed:Unable to execute dex: method ID not in [0, 0xffff]: 65536
出现这种问题的原因是：
1. Android2.3及以前版本用来执行dexopt(用于优化dex文件)的内存只分配了5M
2. 一个dex文件最多只支持65536个方法。
Dex分包可以解决上面两个问题，由于AndroidStudio采用Gradle构建项目，Eclipse使用Ant构建项目，所以需要分开说明Dex分包的步骤
AndroidStudio中的Dex分包步骤
AndroidStudio使用Gradle构建项目，所以Dex分包主要是在build.gradle文件中做配置，下面通过一个Demo来说明：
- 使用AndroidStudio新建Android工程MultiDexDemo
- 配置app模块的build.gradle文件，代码如下：
apply plugin: 'com.android.application'
android {
compileSdkVersion 23
buildToolsVersion "24.0.1"
defaultConfig {
applicationId "com.test.multidexdemo"
minSdkVersion 15
targetSdkVersion 23
versionCode 1
versionName "1.0"
multiDexEnabled true
}
buildTypes {
release {
minifyEnabled true
proguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android.txt'),
'proguard-rules.pro'
}
}
}
afterEvaluate {
tasks.matching {
it.name.startsWith('dex')
}.each { dx ->
if (dx.additionalParameters == null) {
dx.additionalParameters = ['--multi-dex']
} else {
dx.additionalParameters += '--multi-dex'
}
}
}
dependencies {
compile fileTree(dir: 'libs', include: ['*.jar'])
testCompile 'junit:junit:4.12'
compile 'com.android.support:appcompat-v7:23.4.0'
compile 'com.android.support:multidex:1.0.0'
}
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- 在AndroidManifest.xml文件中配置Application如下：
android:name="android.support.multidex.MultiDexApplication"
这里配置的Application继承自android.support.multidex包中的MultiDexApplication，如果项目中已经有自定义的Application，可以让该Application继承MultiDexApplication，或者在Application的attachBaseContext方法中做如下调用：
protected void attachBaseContext(Context base) {
super.attachBaseContext(base);
MultiDex.install(this);
}
- build工程。经过上面几步后，使用AndroidStudio Build->Build APK菜单构建debug包。
如果我们直接构建apk，解压apk后会发现里面还是只有一个classes.dex文件，并没有将dex文件分包，这里主要原因是，我们的项目中的方法数没有超过65536个，所以gradle只为我们生成了一个dex包，为了测试dex分包，我们在上面建立的项目中加入几个测试类，如下图所示：
其中OtherActivity为MainActivity中的按钮点击后跳转的Activity，Test, Test2, Test3, Test4, Test5这5个类，主要是加入了如下的一些方法：
这里就是添加了很多空方法，让apk中的方法数超过65536个，加入了上面的几个类后，再次使用gradle构建apk，这时候解压生成的apk文件，会发现dex分包终于出来了，如下图所示：
在Android5.1和Android4.4的机器上测试安装apk并运行，发现能正常运行。
以上就是使用AndroidStudio进行dex分包的过程，但是有个问题，就是在上面的步骤中，我们没有指定哪些类放在classes.dex包中，完全是由打包工具来确定哪些类放在classes.dex包中的，反编译生成的apk文件后发现，MainActivity和OtherActivity，还有Test, Test两个类放到classes.dex包中了，如下图所示：
至于如何自定义classes.dex包中的类，这里我还没有找到方法，所以先留个疑问在这里吧。
Eclipse中的Dex分包步骤
Eclipse采用Ant作为项目的构建工具，我们需要自定义Ant脚本，才能实现Dex的多分包，下面还是以一个Demo来说明Dex多分包的步骤：
- 在Eclipse中新建Android工程Test，这里我们采用如下的配置：
新建工程后会发现Test工程依赖appcompat_v7包，所以我们的Ant脚本里，还要配置appcompat_v7相关的脚本，Ant的build.xml脚本内容比较多，也比较复杂，需要了解Ant打包apk的过程才能懂build.xml文件的意思，我也是参考了这篇博文才实现了ant dex多分包的，在这里感谢作者，作者的三篇有关Android热修复的文章，给我的帮助非常大。下面贴出我的build.xml文件的内容：
<project
name="multiDex"
default="sign-apk" >
<taskdef
classpath="H:\apache-ant-1.9.7\lib\ant-contrib-1.0b3.jar"
resource="net/sf/antcontrib/antlib.xml" />
<property
name="project-dir"
value="." />
<property
name="appcompat-dir"
value="H:\adt-bundle-windows-x86_64-20140702\workspace\appcompat_v7" />
<target name="init" >
<echo>
Init
</echo>
<delete dir="${project-dir}\bin" />
<delete dir="${project-dir}\gen" />
<mkdir dir="${project-dir}\bin" />
<mkdir dir="${project-dir}\gen" />
<mkdir dir="${project-dir}\bin/classes" />
</target>
<property
name="sdk-folder"
value="H:\adt-bundle-windows-x86_64-20140702\sdk" />
<property
name="platform-tools-folder"
value="${sdk-folder}\build-tools\android-4.4W" />
<property
name="tools.aapt"
value="${platform-tools-folder}\aapt.exe" />
<property
name="platform-folder"
value="${sdk-folder}\platforms\android-20" />
<property
name="android-jar"
value="${platform-folder}\android.jar" />
<property
name="manifest"
value="${project-dir}\AndroidManifest.xml" />
<property
name="appcompat.manifest"
value="${appcompat-dir}\AndroidManifest.xml" />
<target
name="GenR"
depends="init" >
<echo>
gen project R.java
</echo>
<exec
executable="${tools.aapt}"
failonerror="true" >
<arg value="package" />
<arg value="-m" />
<arg value="-J" />
<arg value="${project-dir}\gen" />
<arg value="-M" />
<arg value="${manifest}" />
<arg value="-S" />
<arg value="${project-dir}\res" />
<arg value="-S" />
<arg value="${appcompat-dir}\res" />
<arg value="-I" />
<arg value="${android-jar}" />
<arg value="--auto-add-overlay" />
</exec>
<echo>
gen appcompat R.java
</echo>
<exec
executable="${tools.aapt}"
failonerror="true" >
<arg value="package" />
<arg value="-m" />
<arg value="-J" />
<arg value="${project-dir}\gen" />
<arg value="-M" />
<arg value="${appcompat.manifest}" />
<arg value="-S" />
<arg value="${project-dir}\res" />
<arg value="-S" />
<arg value="${appcompat-dir}\res" />
<arg value="-I" />
<arg value="${android-jar}" />
<arg value="--auto-add-overlay" />
</exec>
</target>
<target
name="compile"
depends="GenR" >
<echo>
Compiling java source code...
</echo>
<javac
bootclasspath="${android-jar}"
destdir="${project-dir}/bin/classes"
encoding="UTF-8" >
<src path="${appcompat-dir}/src" />
<src path="gen" />
<classpath>
<fileset
dir="${appcompat-dir}/libs"
includes="*.jar" />
</classpath>
</javac>
<javac
bootclasspath="${android-jar}"
destdir="${project-dir}/bin/classes"
encoding="UTF-8" >
<src path="${project-dir}/src" />
<src path="gen" />
<classpath>
<fileset
dir="${project-dir}/libs"
includes="*.jar" />
</classpath>
<classpath>
<fileset
dir="${appcompat-dir}/libs"
includes="*.jar" />
</classpath>
</javac>
</target>
<property
name="tools.dx"
value="${platform-tools-folder}\dx.bat" />
<target
name="dex"
depends="compile" >
<echo>
Generate multi-dex...
</echo>
<exec
executable="${tools.dx}"
failonerror="true" >
<arg value="--dex" />
<arg value="--multi-dex" />
<arg value="--set-max-idx-number=10000" />
<arg value="--minimal-main-dex" />
<arg value="--main-dex-list" />
<arg value="main-dex-rule.txt" />
<arg value="--output=bin" />
<arg value="bin/classes" />
</exec>
<echo>
Generate dex...
</echo>
<exec
executable="${tools.dx}"
failonerror="true" >
<arg value="--dex" />
<arg value="--output=bin/classes3.dex" />
<arg value="${project-dir}/libs" />
<arg value="${appcompat-dir}\libs" />
</exec>
</target>
<target
name="build-res-and-assets"
depends="dex" >
<echo>
build-res-and-assets
</echo>
<exec
executable="${tools.aapt}"
failonerror="true" >
<arg value="package" />
<arg value="-f" />
<arg value="-M" />
<arg value="${manifest}" />
<arg value="-S" />
<arg value="res" />
<arg value="-S" />
<arg value="${appcompat-dir}/res" />
<arg value="-A" />
<arg value="assets" />
<arg value="-I" />
<arg value="${android-jar}" />
<arg value="-F" />
<arg value="${project-dir}/bin/resources.arsc" />
<arg value="--auto-add-overlay" />
</exec>
</target>
<target
name="package"
depends="build-res-and-assets" >
<echo>
package unsign
</echo>
<java
classname="com.android.sdklib.build.ApkBuilderMain"
classpath="${sdk-folder}/tools/lib/sdklib.jar" >
<arg value="${project-dir}/bin/unsign.apk" />
<arg value="-u" />
<arg value="-z" />
<arg value="${project-dir}/bin/resources.arsc" />
<arg value="-f" />
<arg value="bin/classes.dex" />
</java>
</target>
<property
name="jdk-folder"
value="C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_43" />
<property
name="tools.jarsigner"
value="${jdk-folder}\bin\jarsigner.exe" />
<target
name="copy_dex"
depends="package" >
<echo message="copy dex..." />
<copy todir="${project-dir}" >
<fileset dir="bin" >
<include name="classes*.dex" />
</fileset>
</copy>
</target>
<target
name="add-subdex-toapk"
depends="copy_dex" >
<echo message="Add Subdex to Apk ..." />
<foreach
param="dir.name"
target="aapt-add-dex" >
<path>
<fileset
dir="bin"
includes="classes*.dex" />
</path>
</foreach>
</target>
<target name="aapt-add-dex" >
<echo message="${dir.name}" />
<propertyregex
casesensitive="false"
input="${dir.name}"
property="dexfile"
regexp="classes(.*).dex"
select="\0" />
<if>
<equals
arg1="${dexfile}"
arg2="classes.dex" />
<then>
<echo>
${dexfile} is not handle
</echo>
</then>
<else>
<echo>
${dexfile} is handle
</echo>
<exec
executable="${tools.aapt}"
failonerror="true" >
<arg value="add" />
<arg value="bin/unsign.apk" />
<arg value="${dexfile}" />
</exec>
</else>
</if>
<delete file="${project-dir}\${dexfile}" />
</target>
<target
name="sign-apk"
depends="add-subdex-toapk" >
<echo>
Sign apk
</echo>
<exec
executable="${tools.jarsigner}"
failonerror="true" >
<arg value="-keystore" />
<arg value="${project-dir}/my.keystore" />
<arg value="-storepass" />
<arg value="123456" />
<arg value="-keypass" />
<arg value="123456" />
<arg value="-signedjar" />
<arg value="${project-dir}/bin/sign.apk" />
<arg value="${project-dir}/bin/unsign.apk" />
<arg value="test" />
</exec>
</target>
</project>
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这里需要注意的一点是：以上配置文件中有关路径的，如JDK路径，AndroidSDK路径，appcompat_v7包的路径等，需要配置你自己的电脑上的路径。以上的build.xml脚本的过程大致如下：
- 初始化，主要是删除bin目录和其中的文件，然后配置一些参数。
- 使用aapt工具将src目录下的资源文件编译成R.java文件。（由于这里的项目中没有使用aidl，所以这里的ant脚本中没有配置编译aidl文件的过程）
- 使用aapt工具将依赖库编译。
- 编译java源文件为class文件。
- 编译class文件为Dex文件，包括Dex分包。
- 将Dex包打成未签名的apk包，然后再签名apk。
以上就是build.xml文件中配置的过程的一个粗略说明。然后需要注意main-dex-rule.txt文件，该文件指定了哪些类放在classes.dex文件中，这里我的main-dex-rule.txt文件内容如下：
com/example/test/BaseApplication.class
com/example/test/MainActivity.class
即将BaseApplication和MainActivity放到主Dex文件中。
- 编写完build.xml文件后，再编写我们工程中的java代码，这里的代码非常简单，就是一个普通的BaseApplication类，继承自Application，然后两个Activity，从MainActivity跳转到OtherActivity。
在项目的根目录下运行ant命令，有可能会遇到如下错误：
com.android.dx.cf.iface.ParseException: bad class file magic (cafebabe) or version (0034.0000)
这是由于电脑上的jdk版本和Eclipse中配置的jdk版本不一致造成的，建议不要用太新的Java版本，这里我卸载了电脑上的java8后重新安装了java6将该问题解决。
ant打包成功后，我们可以看到项目的bin目录下，出现了如下几个文件：
可以看到dex分包已经成功生成了，而且在sign.apk文件中，也存在两个dex包。下面将sign.apk安装到手机上，发现在Android5.1系统上可以正常运行，从MainActivity跳转到OtherActivity也没问题，但是在Android4.4的手机上，从MainActivity跳转到OtherActivity时，应用直接崩溃，查看log信息发现错误主要是找不到OtherActivity类，这个问题困扰我好几天，最后发现原来在Android4.4系统上，classes2.dex文件是不会主动加载的，需要我们在代码里手动加载。下面问题来了，怎么在代码中去加载apk中的dex分包呢？
Dex分包的加载
关于dex分包的加载，网上的很多文章里虽然都有介绍，但是要么写得不详细，要么就是代码不全，这里我先是通过将上面生成的classes2.dex和classes3.dex两个dex分包放到手机的sd卡根目录下，然后在BaseApplication中通过如下的代码去加载：
package com.example.test;
import java.io.File;
import java.lang.reflect.Array;
import java.lang.reflect.Field;
import android.app.Application;
import android.os.Environment;
import android.util.Log;
import android.widget.Toast;
import dalvik.system.DexClassLoader;
import dalvik.system.PathClassLoader;
public class BaseApplication extends Application {
@Override
public void onCreate() {
super.onCreate();
Toast.makeText(this, "Application init...", Toast.LENGTH_SHORT).show();
String dex2 = Environment.getExternalStorageDirectory().getAbsolutePath() + File.separator + "classes2.dex";
String dex3 = Environment.getExternalStorageDirectory().getAbsolutePath() + File.separator + "classes3.dex";
Log.i("yubo", "dex2 path: " + dex2);
Log.i("yubo", "dex3 path: " + dex3);
inject(dex2);
inject(dex3);
}
public String inject(String libPath) {
boolean hasBaseDexClassLoader = true;
try {
Class.forName("dalvik.system.BaseDexClassLoader");
} catch (ClassNotFoundException e) {
hasBaseDexClassLoader = false;
}
if (hasBaseDexClassLoader) {
PathClassLoader pathClassLoader = (PathClassLoader)getClassLoader();
DexClassLoader dexClassLoader = new DexClassLoader(libPath, getDir("dex", 0).getAbsolutePath(), libPath, getClassLoader());
try {
Object dexElements = combineArray(getDexElements(getPathList(pathClassLoader)), getDexElements(getPathList(dexClassLoader)));
Object pathList = getPathList(pathClassLoader);
setField(pathList, pathList.getClass(), "dexElements", dexElements);
return "SUCCESS";
} catch (Throwable e) {
e.printStackTrace();
return android.util.Log.getStackTraceString(e);
}
}
return "SUCCESS";
}
public Object getPathList(Object baseDexClassLoader)
throws IllegalArgumentException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException {
return getField(baseDexClassLoader, Class.forName("dalvik.system.BaseDexClassLoader"), "pathList");
}
public Object getField(Object obj, Class<?> cl, String field)
throws NoSuchFieldException, IllegalArgumentException, IllegalAccessException {
Field localField = cl.getDeclaredField(field);
localField.setAccessible(true);
return localField.get(obj);
}
public static void setField(Object obj, Class<?> cl, String field, Object value)
throws NoSuchFieldException, IllegalArgumentException, IllegalAccessException {
Field localField = cl.getDeclaredField(field);
localField.setAccessible(true);
localField.set(obj, value);
}
public Object getDexElements(Object paramObject)
throws IllegalArgumentException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
return getField(paramObject, paramObject.getClass(), "dexElements");
}
public static Object combineArray(Object arrayLhs, Object arrayRhs) {
Class<?> localClass = arrayLhs.getClass().getComponentType();
int i = Array.getLength(arrayLhs);
int j = i + Array.getLength(arrayRhs);
Object result = Array.newInstance(localClass, j);
for (int k = 0; k < j; ++k) {
if (k < i) {
Array.set(result, k, Array.get(arrayLhs, k));
} else {
Array.set(result, k, Array.get(arrayRhs, k - i));
}
}
return result;
}
}
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在BaseApplication中加入以上代码后，重新用ant打包apk，安装到Android4.4的手机上，发现终于成功从MainActivity跳转到OtherActivity了，这说明我们放到sd卡的dex文件得到了加载，但是这里仅仅是从sd卡加载dex文件，我们的Android应用打包成apk后，dex文件都放在apk包中，这里就出现新问题了，怎么在代码中加载apk包里的dex分包呢？
在AndroidStudio项目中，我们使用了android.support.multidex包来加载dex分包，通过查看android.support.multidex包的源码，我发现在源码中就有从apk文件里读取dex文件的代码，主要是下面的部分：
下面贴上我的代码，这段代码主要是从已安装的apk中获取dex文件，并将这些dex文件拷贝到应用的私有目录中，当app启动时，从私有目录中读取并加载这些dex文件，下面是BaseApplication的完整代码：
package com.example.test;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.lang.reflect.Array;
import java.lang.reflect.Field;
import java.util.Enumeration;
import java.util.zip.ZipEntry;
import java.util.zip.ZipFile;
import android.app.Application;
import android.util.Log;
import android.widget.Toast;
import dalvik.system.DexClassLoader;
import dalvik.system.PathClassLoader;
public class BaseApplication extends Application {
@Override
public void onCreate() {
super.onCreate();
Toast.makeText(this, "Application init...", Toast.LENGTH_SHORT).show();
try {
loadDex();
injectDex();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
private void loadDex() throws Exception {
File originFile = new File(getApplicationInfo().sourceDir);
File newAPK = new File(getFilesDir().getAbsolutePath() + File.separator + "app.apk");
if(!newAPK.exists()) {
newAPK.createNewFile();
}
copyFile(new FileInputStream(originFile), new FileOutputStream(newAPK));
ZipFile apk = new ZipFile(newAPK);
Enumeration<? extends ZipEntry> en = apk.entries();
ZipEntry zipEntry = null;
while(en.hasMoreElements()) {
zipEntry = (ZipEntry) en.nextElement();
if(!zipEntry.isDirectory() && zipEntry.getName().endsWith("dex") && !"classes.dex".equals(zipEntry.getName())) {
Log.e("yubo", "zip entry name: " + zipEntry.getName() + ", file size: " + zipEntry.getSize());
InputStream inputStream = apk.getInputStream(zipEntry);
FileOutputStream fout = openFileOutput(zipEntry.getName(), MODE_PRIVATE);
copyFile(inputStream, fout);
}
}
apk.close();
}
private void injectDex() {
File[] files = getFilesDir().listFiles();
if(files != null) {
for(File f : files) {
String fileName = f.getName();
if(fileName.endsWith("dex") && !"classes.dex".equals(fileName)) {
inject(f.getAbsolutePath());
Log.e("yubo", "inject file: " + f.getAbsolutePath());
}
}
}
}
private void copyFile(InputStream is, FileOutputStream fos) {
try {
int hasRead = 0;
byte[] buf = new byte[1024];
while((hasRead = is.read(buf)) > 0) {
fos.write(buf, 0, hasRead);
}
fos.flush();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (fos != null) {
fos.close();
}
if(is != null) {
is.close();
}
} catch (Exception e2) {
}
}
}
public String inject(String libPath) {
boolean hasBaseDexClassLoader = true;
try {
Class.forName("dalvik.system.BaseDexClassLoader");
} catch (ClassNotFoundException e) {
hasBaseDexClassLoader = false;
}
if (hasBaseDexClassLoader) {
PathClassLoader pathClassLoader = (PathClassLoader)getClassLoader();
DexClassLoader dexClassLoader = new DexClassLoader(libPath, getDir("dex", 0).getAbsolutePath(), libPath, getClassLoader());
try {
Object dexElements = combineArray(getDexElements(getPathList(pathClassLoader)), getDexElements(getPathList(dexClassLoader)));
Object pathList = getPathList(pathClassLoader);
setField(pathList, pathList.getClass(), "dexElements", dexElements);
return "SUCCESS";
} catch (Throwable e) {
e.printStackTrace();
return android.util.Log.getStackTraceString(e);
}
}
return "SUCCESS";
}
public Object getPathList(Object baseDexClassLoader)
throws IllegalArgumentException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException {
return getField(baseDexClassLoader, Class.forName("dalvik.system.BaseDexClassLoader"), "pathList");
}
public Object getField(Object obj, Class<?> cl, String field)
throws NoSuchFieldException, IllegalArgumentException, IllegalAccessException {
Field localField = cl.getDeclaredField(field);
localField.setAccessible(true);
return localField.get(obj);
}
public static void setField(Object obj, Class<?> cl, String field, Object value)
throws NoSuchFieldException, IllegalArgumentException, IllegalAccessException {
Field localField = cl.getDeclaredField(field);
localField.setAccessible(true);
localField.set(obj, value);
}
public Object getDexElements(Object paramObject)
throws IllegalArgumentException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
return getField(paramObject, paramObject.getClass(), "dexElements");
}
public static Object combineArray(Object arrayLhs, Object arrayRhs) {
Class<?> localClass = arrayLhs.getClass().getComponentType();
int i = Array.getLength(arrayLhs);
int j = i + Array.getLength(arrayRhs);
Object result = Array.newInstance(localClass, j);
for (int k = 0; k < j; ++k) {
if (k < i) {
Array.set(result, k, Array.get(arrayLhs, k));
} else {
Array.set(result, k, Array.get(arrayRhs, k - i));
}
}
return result;
}
}
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拷贝dex文件的代码主要是loadDex()方法和injectDex()方法，这里需要注意的是，getApplicationInfo().sourceDir代表应用的apk目录，当一个应用被安装到手机上后，会在getApplicationInfo().sourceDir生成一个和被安装的apk一样的apk，我们要拷贝的也是这个apk，拷贝好apk到应用私有目录后，再解压出其中的dex文件，由于我们使用了openFileOutput()，所以dex文件的存放路径在data/data/<PackageName>/files目录下，通过getFileDir()也能得到这个目录的路径。
经过以上加载dex的过程，再使用ant打包后安装运行apk，发现从MainActivity跳转到OtherActivity不会报错了~
参考文章：
- Android 热修复三部曲之基本的Ant打包脚本
- Android热修复三部曲之MultiDex 分包架构
- Android热修复三部曲之动态加载补丁.dex文件
- dex分包变形记
- Android dex分包方案
本文的demo代码已上传到我的github：
Eclipse项目
AndroidStudio项目