從上面的定義來看，熱補丁節(jié)省Android大量應(yīng)用市場發(fā)布的時間。同時用戶也無需重新安裝，只要上線就能無感知的更新。看起來很美好，這是否可以意味我們可以盡量使用補丁來代替發(fā)布呢?事實上，熱補丁技術(shù)當(dāng)前依然存在它的局限性，主要表現(xiàn)在以下幾點：

• 補丁只能針對單一客戶端版本，隨著版本差異變大補丁體積也會增大;
• 補丁不能支持所有的修改，例如AndroidManifest;
• 補丁無論對代碼還是資源的更新成功率都無法達到100%。

既然補丁技術(shù)無法完全代替升級，那它適合使用在哪些場景呢?

二. 輕量而快速的升級

熱補丁技術(shù)也可以理解為一個動態(tài)修改代碼與資源的通道，它適合于修改量較少的情況。以微信的多次發(fā)布為例，補丁大小均在300K以內(nèi)，它相對于傳統(tǒng)的發(fā)布有著很大的優(yōu)勢。

以Android用戶的升級習(xí)慣，即使是相對活躍的微信也需要10天以上的時間去覆蓋50%的用戶。使用補丁技術(shù)，我們能做到1天覆蓋70%以上。這也是基于補丁體積較小，可以直接使用移動網(wǎng)絡(luò)下載更新。

正因如此，補丁技術(shù)非常適合使用在灰度階段。在過去，我們需要在正式發(fā)布前保證所有嚴重的問題都已經(jīng)得到修復(fù)，這通常需要我們經(jīng)過三次以上的灰度過程，而且無法快速的驗證這些問題在同一批用戶的修復(fù)效果。利用熱補丁技術(shù)，我們可以快速對同一批用戶驗證修復(fù)效果，這大大縮短我們的發(fā)布流程。

若發(fā)布版本出現(xiàn)問題或緊急漏洞，傳統(tǒng)方式需要單獨灰度驗證修改，然后重新發(fā)布新的版本。利用補丁技術(shù)，我們只需要先上線小部分用戶驗證修改的效果，***再全量上線即可。但是此種發(fā)布對線上用戶影響較大， 我們需要謹慎而為。本著對用戶負責(zé)的態(tài)度，發(fā)布補丁等同于發(fā)布版本，它也應(yīng)該嚴格執(zhí)行完整的測試與上線流程。

總的來說，補丁技術(shù)可以降低開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期，實現(xiàn)輕量而快速的升級。

三. 遠端調(diào)試

一入Android深似海，Android開發(fā)的另外一個痛是機型的碎片化。我們也許都會遇到"本地不復(fù)現(xiàn)"，"日志查不出"，"聯(lián)系用戶不鳥你"的煩惱。所以補丁機制非常適合使用在遠端調(diào)試上。即我們需要具備只特定用戶發(fā)送補丁的能力，這對我們查找問題非常有幫助。

利用補丁技術(shù)，我們避免了騷擾用戶而默默的為用戶解決問題。當(dāng)然這也需要非常嚴格的權(quán)限管理，以防惡意或隨意使用。

四. 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

數(shù)據(jù)統(tǒng)計在微信中也占據(jù)著非常重要的位置，我們也非常希望將熱補丁與數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)合的更好。事實上，熱補丁無論在普通的數(shù)據(jù)統(tǒng)計還是ABTest都有著非常大的優(yōu)勢。例如若我想對同一批用戶做兩種test, 傳統(tǒng)方式無法讓這批用戶去安裝兩個版本。使用補丁技術(shù)，我們可以方便的對同一批用戶更換補丁版本。

在數(shù)據(jù)統(tǒng)計之路，如何與補丁技術(shù)結(jié)合的更好，更加精準的控制樣本人數(shù)與比例，這也是微信當(dāng)前努力發(fā)展的一個方向。

五. 其他

事實上，Android官方也使用熱補丁技術(shù)實現(xiàn)Instant Run。它分為Hot Swap、Warm Swap與Cold Swap三種方式，大家可以參考英文介紹，也可以看參考文章中的翻譯稿。***的Instant App應(yīng)該也是采用類似的原理，但是Google Play是不允許下發(fā)代碼的，這個海外App需要注意一下。

六.微信熱補丁技術(shù)的演進之路

在了解補丁技術(shù)可以與適合做什么之后，我們回到技術(shù)本身。由于Dexposed無法支持全平臺，并不適合應(yīng)用到商業(yè)產(chǎn)品中。所以這里我們只簡單介紹Andfix、Qzone、微信幾套方案的實現(xiàn)，以及它們方案面臨著的問題，大家也可以參考資料中的各大熱補丁方案分析和比較一文。

1. AndFix

AndFix采用native hook的方式，這套方案直接使用dalvik_replaceMethod替換class中方法的實現(xiàn)。由于它并沒有整體替換class, 而field在class中的相對地址在class加載時已確定，所以AndFix無法支持新增或者刪除filed的情況(通過替換init與clinit只可以修改field的數(shù)值)。

也正因如此，Andfix可以支持的補丁場景相對有限，僅僅可以使用它來修復(fù)特定問題。結(jié)合之前的發(fā)布流程，我們更希望補丁對開發(fā)者是不感知的，即他不需要清楚這個修改是對補丁版本還是正式發(fā)布版本(事實上我們也是使用git分支管理+cherry-pick方式)。另一方面，使用native替換將會面臨比較復(fù)雜的兼容性問題。

相比其他方案，AndFix的***優(yōu)點在于立即生效。事實上，AndFix的實現(xiàn)與Instant Run的熱插拔有點類似，但是由于使用場景的限制，微信在最初期已排除使用這一方案。

2. Qzone

Qzone方案并沒有開源，但在github上的Nuwa采用了相同的方式。這個方案使用classloader的方式，能實現(xiàn)更加友好的類替換。而且這與我們加載Multidex的做法相似，能基本保證穩(wěn)定性與兼容性。具體原理在這里不再細說，大家可以參考"安卓App熱補丁動態(tài)修復(fù)技術(shù)介紹"這篇文章。

本方案為了解決unexpected DEX problem異常而采用插樁的方式，從而規(guī)避問題的出現(xiàn)。事實上，Android系統(tǒng)的這些檢查規(guī)則是非常有意義的，這會導(dǎo)致Qzone方案在Dalvik與Art都會產(chǎn)生一些問題。

Dalvik; 在dexopt過程，若class verify通過會寫入pre-verify標志，在經(jīng)過optimize之后再寫入odex文件。這里的optimize主要包括inline以及quick指令優(yōu)化等。

若采用插樁導(dǎo)致所有類都非preverify，這導(dǎo)致verify與optimize操作會在加載類時觸發(fā)。這會有一定的性能損耗，微信分別采用插樁與不插樁兩種方式做過兩種測試，一是連續(xù)加載700個50行左右的類，一是統(tǒng)計微信整個啟動完成的耗時。

平均每個類verify+optimize(跟類的大小有關(guān)系)的耗時并不長，而且這個耗時每個類只有一次。但由于啟動時會加載大量的類，在這個情況影響還是比較大。

Art; Art采用了新的方式，插樁對代碼的執(zhí)行效率并沒有什么影響。但是若補丁中的類出現(xiàn)修改類變量或者方法，可能會導(dǎo)致出現(xiàn)內(nèi)存地址錯亂的問題。為了解決這個問題我們需要將修改了變量、方法以及接口的類的父類以及調(diào)用這個類的所有類都加入到補丁包中。這可能會帶來補丁包大小的急劇增加。

這里是因為在dex2oat時fast*已經(jīng)將類能確定的各個地址寫死。如果運行時補丁包的地址出現(xiàn)改變，原始類去調(diào)用時就會出現(xiàn)地址錯亂。這里說的可能不夠詳細，事實上微信當(dāng)時為了查清這兩個問題，也花費了一定的時間將Dalvik跟Art的流程基本搞透。若大家對這里感興趣，后續(xù)在單獨的文章詳細論述。

總的來說，Qzone方案好處在于開發(fā)透明，簡單，這一套方案目前的應(yīng)用成功率也是***的，但在補丁包大小與性能損耗上有一定的局限性。特別是無論我們是否真正應(yīng)用補丁，都會因為插樁導(dǎo)致對程序運行時的性能產(chǎn)生影響。微信對于性能要求較高，所以我們也沒有采用這套方案。

3. 微信熱補丁方案

有沒有那么一種方案，能做到開發(fā)透明，但是卻沒有Qzone方案的缺陷呢?Instant Run的冷插拔與buck的exopackage或許能給我們靈感，它們的思想都是全量替換新的Dex。即我們完全使用了新的Dex，那樣既不出現(xiàn)Art地址錯亂的問題，在Dalvik也無須插樁。當(dāng)然考慮到補丁包的體積，我們不能直接將新的Dex放在里面。但我們可以將新舊兩個Dex的差異放到補丁包中，最簡單我們可以采用BsDiff算法。

簡單來說，在編譯時通過新舊兩個Dex生成差異patch.dex。在運行時，將差異patch.dex重新跟原始安裝包的舊Dex還原為新的Dex。這個過程可能比較耗費時間與內(nèi)存，所以我們是單獨放在一個后臺進程:patch中。為了補丁包盡量的小，微信自研了DexDiff算法，它深度利用Dex的格式來減少差異的大小。它的粒度是Dex格式的每一項，可以充分利用原本Dex的信息，而BsDiff的粒度是文件，AndFix/Qzone的粒度為class。

這塊后面我希望后面用單獨的文章來講述，這里先做一個鋪墊，大致的效果如下圖。在最極端的情況，由于利用了原本dex的信息完全替換一個13M的Dex，我們的補丁大小也僅僅只有6.6M。

但是這套方案并非沒有缺點，它帶來的問題有兩個：

• 占用Rom體積;這邊大約是你所修改Dex大小的1.5倍(Dex壓縮成jar的大小加上生成的dexopt文件大小)。
• 一個額外的合成過程;雖然我們單獨放在一個進程上處理，但是合成時間的長短與內(nèi)存消耗也會影響最終的成功率(與修改Dex大小、補丁大小相關(guān))。

微信的熱補丁方案叫做Tinker，也算緬懷一下Dota中的地精修補匠，希望能做到***刷新。

限于篇幅，這里對Dex、library以及資源的更多技術(shù)細節(jié)并沒有詳細的論述，這里希望放在后面的單獨文章中。我們***從整體比較一下這幾種方案：

若不care性能損耗與補丁包大小，Qzone方案是最簡單且成功率***的方案(沒有單獨的合成過程)。相對Tinker來說，它的占用Rom體積也更小。另一方面，Qzone與Tinker的成功率當(dāng)前大約相差3%左右。

事實上，一個完整的框架應(yīng)該也是一個容易使用的框架。Tinker對補丁版本管理、進程管理、安全校驗等都有著很好的支持。同時我們也支持gradle與命名行兩種接入方式。希望在不久的將來，它可以很快的跟大家見面。

七.微信的熱補丁應(yīng)用現(xiàn)狀

上一章節(jié)我們簡單比較了各個熱補丁的技術(shù)方案，它們解決了如何生成與加載補丁包的問題。但一個完善的熱補丁系統(tǒng)不應(yīng)該僅限于此，它還需要包括以下幾個方面：

網(wǎng)絡(luò)通道;這里要解決的問題是決定補丁以何種方式推送給哪部分的用戶。

上線與后臺管理平臺;這里主要包括熱補丁的上線管理，歷史管理以及上報分析，報警監(jiān)控等;

1. 網(wǎng)絡(luò)通道現(xiàn)狀

網(wǎng)絡(luò)通道負責(zé)的將補丁包交付給用戶，這個包括特定用戶與全量用戶兩種情況。事實上，微信當(dāng)前針對熱補丁有以下三種通道更新：

• pull通道; 在登陸/24小時等時機，通過pull方式查詢后臺是否有對應(yīng)的補丁包更新，這也是我們最常用的方式;
• 指定版本的push通道; 針對版本的通道，在緊急情況下，我們可以在一個小時內(nèi)向所有用戶下發(fā)補丁包更新。
• 指定特定用戶的push通道;對特定用戶或用戶組做遠程調(diào)試。

事實上，對于大部分的應(yīng)用來說，假設(shè)不實現(xiàn)push通道，CDN+pull通道實現(xiàn)起來還是較為容易。

2. 上線與管理平臺現(xiàn)狀

上線與管理平臺主要為了快速上線，管理歷史記錄，以及監(jiān)控補丁的運行情況等(界面比較丑陋，因為我們木有美工啊)。

事實上，微信發(fā)布熱補丁是非常慎重的。它整個發(fā)布流程與升級版本是保持一致的，也必須修改版本號、經(jīng)過嚴格的完整測試流程等。我們也會通過灰度的方式上線，同時監(jiān)控補丁版本的各個指標。這里的為了完整的監(jiān)控補丁的情況，我們做的工作有：

• 1分鐘粒度的每小時/每天的各版本累積用戶，及時監(jiān)控補丁版本的人數(shù)與活躍;
• 3分鐘粒度的Crash統(tǒng)計，基準版本與補丁版本的Crash每小時/每天的兩個維度對照;
• 10分鐘粒度的補丁監(jiān)控信息上報。

3. 補丁成功率現(xiàn)狀

應(yīng)用成功率= 補丁版本人數(shù)/補丁發(fā)布前該版本人數(shù)

由于可能存在基準或補丁版本用戶安裝了其他版本，所以本統(tǒng)計結(jié)果應(yīng)略為偏低，但它能現(xiàn)實的反應(yīng)補丁的線上覆蓋情況。

使用Qzone方案，微信補丁在10天后的應(yīng)用成功率大約在98.5%左右。使用Tinker大約只有95.5%左右，主要原因在于空間不足以及后臺進程被殺。在這里我們也在嘗試使用重試的方式以及降低合成的耗時與內(nèi)存，從而提升成功率。

熱補丁技術(shù)發(fā)展的很快，Android推出的Instant App也令人期待。但是在國內(nèi)，似乎我們還是指望自己更靠譜一點。每一個的應(yīng)用的需求都不太一致，這里大致講了一些微信的實踐經(jīng)驗，希望對大家有幫助。

八.未來工作

隨著微信部門內(nèi)從“單APP”向“多APP”演進，微信也正在邁入開源化的開發(fā)實踐。我們希望將各個功能組件化，從而做可以到快速復(fù)制與應(yīng)用。微信的熱補丁框架“Tinker”當(dāng)前也在經(jīng)歷從微信分離，又合入到微信的過程。希望在不久的將來，我們也可以將“Tinker”以及微信中一些其他的組件開源出去。

我們也希望可以找一些App作為內(nèi)測，給我們提供寶貴的意見。若對微信的Tinker方案感興趣的用戶，可以單獨發(fā)消息或在文章末留言注明姓名、所在公司以及負責(zé)的App，我們希望挑選部分產(chǎn)品作為內(nèi)測。