Android 动态替换 Application 实现

背景

虽然热更新和 Hook 技术都被大家聊烂了，但是还是想和大家聊一下这方面的内容。最近做一些 Android 方面的优化工作，大家知道 Android 的 ClassLoader 在加载 dex 文件的过程中，而 AndroidManifest 的 Application 类就在 dex 文件中，Application 通常会做一些全局的初始化工作，在加载 dex 之前，我们需要替换原有的 Application 为 ProxyApplication。使其应用启动时加载 ProxyApplication，然后在其中实现加载 dex 等一些流程处理。而后要替换回原有的 Application（以下称为 RealApplication），确保应用正常运行，并且要保持生命周期、初始化顺序不变，屏蔽对于应用中 getContext，getApplicationContext 的影响。

在替换 Application 的过程中，应该注意以下几点：

1. 创建 RealApplication，维护正常的生命周期，并进行回调。
2. 对应用中屏蔽掉 ProxyApplication，对于下层无感知。在 Activity 等调用 getApplicationContext 之后，应该返回 RealApplication。
3. ContentProvider 创建时机比较特殊，在满足正常的初始化顺序之后，也要屏蔽 ProxyApplication 的存在。

方案实现

在 AndroidManifest.xml 文件中替换 Application 为 ProxyApplication，可以使用自动化方式，或者打包方式，关于实现的具体细节此处不讨论。这里主要叙述创建 RealApplication 的过程。替换了 ProxyApplication 之后，对于系统而言 ProxyApplication 就是应用初始化的入口，所有的回调均是在 ProxyApplication 中发生。我们主要关注 attachBaseContext 和 onCreate 的回调。

创建 RealApplication

创建 RealApplication，我们可以使用反射的方式 newInstance 创建对象，然后执行回调 attachBaseContext。但是对于不同的系统版本，内部执行的细节可能不同，或者有其它相关逻辑的处理，所以我们采用另一种方式进行处理。首先看系统源码的如何实现，这里选择 8.0.0 的系统源码进行分析，其它版本去 http://androidxref.com 查看。

我们知道，Android 初始化是从 android.app.ActivityThread 开始的，所以从 ActivityThread 开始查看，ActivityThread 中存在静态方法 currentActivityThread 返回实例。可以参考系统的 ActivityThread 类：

public static ActivityThread currentActivityThread() {
  return sCurrentActivityThread;
 }

ActivityThread 内部存在成员变量 AppBindData mBoundApplication。AppBindData 是一个静态内部类，其中包含成员变量 LoadedApk info。查看 android.app.LoadedApk 源代码，发现创建 Application 的 makeApplication 方法。

 public Application makeApplication(boolean forceDefaultAppClass,
   Instrumentation instrumentation) {
  if (mApplication != null) {
   return mApplication;
  }

  Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "makeApplication");

  Application app = ;

     mApplicationInfo.className;
   (forceDefaultAppClass || (appClass == )) {
   appClass = ;
  }

   {
   java.lang.   getClassLoader();
    (!mPackageName.equals()) {
    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER,
      );
    initializeJavaContextClassLoader();
    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
   }
      ContextImpl.createAppContext(mActivityThread, );
   app = mActivityThread.mInstrumentation.newApplication(
     cl, appClass, appContext);
   appContext.setOuterContext(app);
  }  (Exception e) {
    (!mActivityThread.mInstrumentation.onException(app, e)) {
    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
      (
       + appClass
      +  + e.toString(), e);
   }
  }
  mActivityThread.mAllApplications.add(app);
  mApplication = app;

   (instrumentation != ) {
    {
    instrumentation.callApplicationOnCreate(app);
   }  (Exception e) {
     (!instrumentation.onException(app, e)) {
     Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
       (
       + app.getClass().getName()
      +  + e.toString(), e);
    }
   }
  }

  
  SparseArray<String> packageIdentifiers = getAssets(mActivityThread)
    .getAssignedPackageIdentifiers();
      packageIdentifiers.size();
   (   ; i < N; i++) {
       packageIdentifiers.keyAt(i);
    (id ==  || id == ) {
    ;
   }

   rewriteRValues(getClassLoader(), packageIdentifiers.valueAt(i), id);
  }

  Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);

   app;
 }