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Android無線開發的幾種常用技術綜述

編輯:關於Android編程

 

本文由阿裡巴巴移動安全客戶端、YunOS資深工程師Hao(嵌入式企鵝圈原創團隊成員)撰寫,是Hao在嵌入式企鵝圈發表的第一篇原創文章,對Android無線開發的幾種常用技術進行綜述。

嵌入式企鵝圈現擁有七個專欄(Linux內核驅動情景分析、資源緊缺型SOC嵌入式架構設計、嵌入式交叉工具鏈及其應用、嵌入式設計和編程、微信硬件平台和物聯網解決方案、Android開發、開發資源共享)。更多Android、Linux、嵌入式和物聯網原創技術分享敬請關注微信公眾號:嵌入式企鵝圈。我們百分百原創,資深工程師毫無保留分享研發經驗!


完整的開發一個android移動App需要經過從分解需求、架構設計到開發調試、測試、上線發布等多個階段,在發布後還會有產品功能上的迭代演進,此外還會面對性能、安全、無線網絡質量等多方面的問題。

移動App的產品形態各不相同,有的是內容類,有的是工具類,有的是社交類,所以它們的業務邏輯所偏重的核心技術有些差別,但它們都會用到一些常用的技術方案。今天我們就先來簡單介紹一下這些常用技術,以後會專門分專題來詳細介紹這些技術的原理和使用場景。

 

1. Multidex

在Dalvik虛擬機所使用的dex文件格式中,用原生類型short來索引文件中的方法數,也就是最多只能有4個字節65536個method,在打包apk的過程中會把工程所需要的全部class文件都合並壓縮到一個dex文件中,也就是說自己開發的代碼加上外部引用的庫的方法總數不能超過65535。

 

隨著業務邏輯的不斷增長,很容易就會超過這個限制,在編譯期間就會遇到這樣一個錯誤:

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還好google官方給出了一個解決方案Multidex,它會把dex文件拆成兩個或多個,第二個dex文件叫classes2.dex,在Application實例化後會從apk中解壓出classes2.dex並將其拷貝到應用的目錄下,通過反射將其注入到當前的ClassLoader中。但是這個方案非但不能解決一切問題也不能直接拿來用,而要加入自己的一些改造,來解決NoClassDefFoundError、INSTALL_FAILED_DEXOPT等問題,以保證自己的dex被順利的加載流暢的執行。

 

2. Plugin

Multidex雖然可以解決方法數的限制,但隨著業務邏輯越來越多,apk的大小也變得越來越多,而且有一些功能並非全部用戶都想用的,所以會把一些功能模塊獨立出來做成插件,讓用戶可以按需下載更新,這樣既減小了包大小,又改善了用戶體驗。

 

插件類似於windows的dll文件,放在某個特定目錄,應用程序主框架會用LoadLibrary加載各dll文件,按插件接口去訪問插件。Android的插件技術也是這樣,利用一個進程可以運行多個apk的機制,用ClassLoader將宿主apk之外的類加載進來,插件的context可以通過createPackageContext方法創建。因為插件中的activity,service等組件如果沒有在AndroidManifest.xml中聲明將不能運行,所以需要預先在AndroidManifest.xml中聲明一個代理類(ProxyActivity),將這個ProxyActivity傳給插件,讓插件的activity也有訪問資源的能力。

 

3. Hot Patch

有時一些嚴重的crash bug或漏洞需要緊急修復,但有些用戶不會或不願意立即升級,而且頻繁升級,沒有特別的功能更新只是修復bug的升級,對活躍用戶是一種傷害。熱補丁就可以解決這樣的窘境,它是一種可以線上修復的技術方案,有動態改變方法的能力,一般大型的移動應用都會使用熱補丁來處理緊急事件。

 

Hot Patch可以通過hook來修改java的method,注入自己的代碼,實現非侵入式的runtime修改,或者采用正向編程,通過工具生成patch文件,通過jni bridge指向補丁文件中的方法。還有就是利用ClassLoader,在dex中查找class時,如果找到類則返回,找不到就從下一個dex文件中繼續查找,由此可以想到,在把問題修復後,可以單獨生成一個dex,通過反射插入到dexElements數組的最前面,這樣就能讓dalvik加載補丁裡的類了。

 

4. Push通道

Push是移動App常用的一種無線技術,基礎是基於TCP的心跳機制,和客戶端維持一個長連接。用處是向客戶端推送消息,或者代替客戶端定時去從服務器pull的策略,改為客戶端接收到push消息後再去pull。

如果每個應用都自己實現push通道的話,cpu就會不定時地經常被喚醒,耗電量達到難以容忍的程度,而且自己搭建push平台的成本也很大,實時性和效率也存在問題,一般都直接使用一些服務商提供的push方案,這些push平台一般都經過了優化設計,在跨平台和網絡穿透性、長連接心跳包、多客戶端App鏈路復用、服務和連接保活等技術上做了優化。比如Agoo最初是淘寶無線事業部開發的push服務,在逐漸完善和支撐淘系其他app後,通過服務端容量、通訊協議優化、業務和開放能力的拓展改進後,與友盟等合作,開始向第三方提供推送服務。

 

5. 應用加固

一款熱門的移動app或游戲發布後會受到很多的關注,經常會遇到二次打包的盜版行為,破解者要麼修改游戲的資源文件、道具、分值甚至直接把訪問的站點指向自己架設的服務器,損害了開發者的利益;要麼偷偷植入自己的惡意代碼,表面上看起來跟正版的app完全一樣,在後台卻盜取用戶隱私,植入木馬;要麼通過反向工程學習原app的核心技術,打破技術上的競爭壁壘。

為了防止被破解只通過混淆是遠遠不夠的,即使是在native層混淆也還是會被人熟練的反編譯,所以需要一套對apk的保護方案來反調試、防逆向和防篡改。一般的加固方法都是對原apk先進行加密,然後和殼合並生成新的apk。殼是用來解密apk的dex文件。當應用啟動時,殼先解密原apk,准備好自己定義的ClassLoader,然後獲取源程序中的Application名稱,通過反射找到正確的Application對象,運行它的onCreate方法,這樣原apk才能被真正運行。其他一些反調試的方法有針對反編譯工具,在源程序中加入一些無效的指令或無效的指針,引發反編譯工具的崩潰,還有就是加花指令,利用一些跳轉,堆棧操作等指令,讓破解者無法清楚地理解反匯編後的內容。

 

6. 其他

除了上述幾點外,在服務端還會涉及灰度策略、鏈路流量優化、動態更新配置、防DNS劫持等技術,在客戶端會涉及用戶埋點上報、在線監控、進程保活、H5和native混合開發、注入框架等。

對於以上技術,本人會在後面慢慢鋪開,深入分析,完整地展示給大家!敬請關注!


 
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