Android无线开发的几种惯用技术(阿里巴巴资深工程师原创分享)

Android无线开发的几种常用技术(阿里巴巴资深工程师原创分享)

本文由阿里巴巴移动安全客户端、YunOS资深工程师Hao(嵌入式企鹅圈原创团队成员)撰写,是Hao在嵌入式企鹅圈发表的第一篇原创文章,对Android无线开发的几种常用技术进行综述。

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完整的开发一个android移动App需要经过从分解需求、架构设计到开发调试、测试、上线发布等多个阶段,在发布后还会有产品功能上的迭代演进,此外还会面对性能、安全、无线网络质量等多方面的问题。

移动App的产品形态各不相同,有的是内容类,有的是工具类,有的是社交类,所以它们的业务逻辑所偏重的核心技术有些差别,但它们都会用到一些常用的技术方案。今天我们就先来简单介绍一下这些常用技术,以后会专门分专题来详细介绍这些技术的原理和使用场景。


1.    Multidex

在Dalvik虚拟机所使用的dex文件格式中,用原生类型short来索引文件中的方法数,也就是最多只能有4个字节65536个method,在打包apk的过程中会把工程所需要的全部class文件都合并压缩到一个dex文件中,也就是说自己开发的代码加上外部引用的库的方法总数不能超过65535。


随着业务逻辑的不断增长,很容易就会超过这个限制,在编译期间就会遇到这样一个错误:


还好google官方给出了一个解决方案Multidex,它会把dex文件拆成两个或多个,第二个dex文件叫classes2.dex,在Application实例化后会从apk中解压出classes2.dex并将其拷贝到应用的目录下,通过反射将其注入到当前的ClassLoader中。但是这个方案非但不能解决一切问题也不能直接拿来用,而要加入自己的一些改造,来解决NoClassDefFoundError、INSTALL_FAILED_DEXOPT等问题,以保证自己的dex被顺利的加载流畅的执行。


2.    Plugin

Multidex虽然可以解决方法数的限制,但随着业务逻辑越来越多,apk的大小也变得越来越多,而且有一些功能并非全部用户都想用的,所以会把一些功能模块独立出来做成插件,让用户可以按需下载更新,这样既减小了包大小,又改善了用户体验。


插件类似于windows的dll文件,放在某个特定目录,应用程序主框架会用LoadLibrary加载各dll文件,按插件接口去访问插件。Android的插件技术也是这样,利用一个进程可以运行多个apk的机制,用ClassLoader将宿主apk之外的类加载进来,插件的context可以通过createPackageContext方法创建。因为插件中的activity,service等组件如果没有在AndroidManifest.xml中声明将不能运行,所以需要预先在AndroidManifest.xml中声明一个代理类(ProxyActivity),将这个ProxyActivity传给插件,让插件的activity也有访问资源的能力。


3.    Hot Patch

有时一些严重的crash bug或漏洞需要紧急修复,但有些用户不会或不愿意立即升级,而且频繁升级,没有特别的功能更新只是修复bug的升级,对活跃用户是一种伤害。热补丁就可以解决这样的窘境,它是一种可以线上修复的技术方案,有动态改变方法的能力,一般大型的移动应用都会使用热补丁来处理紧急事件。


Hot Patch可以通过hook来修改java的method,注入自己的代码,实现非侵入式的runtime修改,或者采用正向编程,通过工具生成patch文件,通过jni bridge指向补丁文件中的方法。还有就是利用ClassLoader,在dex中查找class时,如果找到类则返回,找不到就从下一个dex文件中继续查找,由此可以想到,在把问题修复后,可以单独生成一个dex,通过反射插入到dexElements数组的最前面,这样就能让dalvik加载补丁里的类了。


4.    Push通道

Push是移动App常用的一种无线技术,基础是基于TCP的心跳机制,和客户端维持一个长连接。用处是向客户端推送消息,或者代替客户端定时去从服务器pull的策略,改为客户端接收到push消息后再去pull。

如果每个应用都自己实现push通道的话,cpu就会不定时地经常被唤醒,耗电量达到难以容忍的程度,而且自己搭建push平台的成本也很大,实时性和效率也存在问题,一般都直接使用一些服务商提供的push方案,这些push平台一般都经过了优化设计,在跨平台和网络穿透性、长连接心跳包、多客户端App链路复用、服务和连接保活等技术上做了优化。比如Agoo最初是淘宝无线事业部开发的push服务,在逐渐完善和支撑淘系其他app后,通过服务端容量、通讯协议优化、业务和开放能力的拓展改进后,与友盟等合作,开始向第三方提供推送服务。


5.    应用加固

一款热门的移动app或游戏发布后会受到很多的关注,经常会遇到二次打包的盗版行为,破解者要么修改游戏的资源文件、道具、分值甚至直接把访问的站点指向自己架设的服务器,损害了开发者的利益;要么偷偷植入自己的恶意代码,表面上看起来跟正版的app完全一样,在后台却盗取用户隐私,植入木马;要么通过反向工程学习原app的核心技术,打破技术上的竞争壁垒。

为了防止被破解只通过混淆是远远不够的,即使是在native层混淆也还是会被人熟练的反编译,所以需要一套对apk的保护方案来反调试、防逆向和防篡改。一般的加固方法都是对原apk先进行加密,然后和壳合并生成新的apk。壳是用来解密apk的dex文件。当应用启动时,壳先解密原apk,准备好自己定义的ClassLoader,然后获取源程序中的Application名称,通过反射找到正确的Application对象,运行它的onCreate方法,这样原apk才能被真正运行。其他一些反调试的方法有针对反编译工具,在源程序中加入一些无效的指令或无效的指针,引发反编译工具的崩溃,还有就是加花指令,利用一些跳转,堆栈操作等指令,让破解者无法清楚地理解反汇编后的内容。


6.    其他

除了上述几点外,在服务端还会涉及灰度策略、链路流量优化、动态更新配置、防DNS劫持等技术,在客户端会涉及用户埋点上报、在线监控、进程保活、H5和native混合开发、注入框架等。

对于以上技术,本人会在后面慢慢铺开,深入分析,完整地展示给大家!敬请关注!


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