Android無埋點的技術選型之路

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原創作者：楊永強數極客技術合伙人

概述
無埋點也叫全埋點、自動埋點，無埋點就是指不需要開發人員添加任何代碼，就可以實現數據的采集。
換句話說也就是在我們需要采集數據的位置插入采集數據的代碼，而這個插入采集代碼的過程不需要我們手動去添加，而是自動實現插入，這就是無埋點。
用戶行為數據，就是用戶在操作app的過程中產生的行為，比如 打開頁面 / 關閉頁面 / 瀏覽頁面 / 點擊按鈕 /退出后臺 / 返回前臺 等事件，這些行為事件連起來就能組成一個用戶的行為事件鏈條，這個鏈條可以理解為這個用戶的行為數據。

目錄
一 、技術方案對比
1.1?幾種無埋點實現方案介紹
1.2?處理時機對比
1.3?優缺點對比
二、實現ASM方案的準備知識
2.1 什么是AOP
2.2 gradle plugin的實現
2.3 Android app的編譯過程
2.4 ASM介紹
三、?ASM方案實現方法
3.1實現gradle plugin
3.2通過ASM實現hook代碼
3.3根據業務邏輯實現自己的SDK代碼
四、總結

一 、技術方案對比
1.1?幾種無埋點實現方案介紹
在做無埋點技術選型時，我們對以下幾種主流Android 無埋點方案進行對比：
AspectJ 方案
Aspectj 是它有一套自己的Java編譯器，當我們用這個編譯器進行編譯時Aspectj會根據自己的方式進行代碼插入，從而實現在編譯期間插入埋點代碼。
可參考：
利用AspectJ實現Android端非侵入式埋點
AspectJ in Android （一），AspectJ 基礎概念
AspectJ in Android （二），AspectJ 語法
AspectJ in Android （三），AspectJ 兩種用法以及常見問題

AST 方案
當IDE對項目code進行編譯時，最先進行的是對源代碼進行編譯從而生成 .java 文件。
此方案就是利用這個時機，通過自定義注解器（APT）來切入我們需要插入代碼的點，再通過AST的語法來插入埋點代碼。
可參考：
Android AOP 抽象語法樹
基于AST的組件化自動插樁方案

Javassist 方案
在Android app編譯的過程中，.class 最終會轉換為 .dex 文件，gradle 在編譯的過程中 允許開發人員通過gradle plugin來修改class文件。這樣就可以利用 Javassist 來修改 .class 字節碼文件，從而實現插入埋點代碼的目的。
可參考：
Javassist 使用指南 1?
Javassist 使用指南 2

ASM? 方案
ASM和 Javassist 原理基本一樣，只是在操作.class 文件時用的是ASM。
本文將主要介紹此種方式。

1.2?處理時機對比

1.3?優缺點對比

AspectJ 功能非常強大，使用起來也很方便，但是其不支持三方庫的修改，所以果斷放棄。
AST 對于不了解語法樹 /注解 這些相對晦澀的知識點的不建議使用，后期維護起來非常不便，遂放棄。
Javassist 和 ASM兩者原理基本一樣，只是在后期操作字節碼時 ASM 比 Javassist性能更好，因為javassist用到反射，所以性能上有犧牲。ASM是非常底層的，操作起來難度大，但是性能非常優秀。作為三方SDK，對源代碼的侵入程度和性能要求非常嚴格，所以最終選擇ASM方案。

二、實現ASM方案的準備知識
2.1 什么是AOP
AOP 面向切向編程（Aspect Oriented Programming）與之對應的是OOP（ObjectOriented Programming）面向對象編程。
也可以自行Google，不再贅述。
2.2 gradle plugin的實現
Android Gradle Plugin 版本在1.5.0及以上，Google 官方提供了可以通過實現Plugin<Project> 接口，來實現編譯成dex文件之前來修改.class 文件。
2.3 Android app的編譯過程

2.4 ASM介紹
ASM是一個java字節碼操縱框架，它能被用來動態生成類或者增強既有類的功能。ASM 可以直接產生二進制 class 文件，也可以在類被加載入 Java 虛擬機之前動態改變類行為。
ASM相關可以參考：ASM 開發指導
三、?ASM方案實現方法
3.1實現gradle plugin
實現Plugin<Project>接口

繼承 Transform?

對于transform API 不熟悉的可以查看API。
最核心的代碼就是遍歷所有的class文件

3.2通過ASM實現hook代碼
在ASM的核心實現中，它主要有以下幾個類、接口（在org.objectweb.asm包中）。
Cla***eader類：字節碼的讀取與分析引擎。它采用類似SAX的事件讀取機制，每當有事件發生時，調用注冊的ClassVisitor、AnnotationVisitor、FieldVisitor、MethodVisitor做相應的處理。
ClassVisitor接口：定義在讀取Class字節碼時會觸發的事件，如類頭解析完成、注解解析、字段解析、方法解析等。
AnnotationVisitor接口：定義在解析注解時會觸發的事件，如解析到一個基本值類型的注解、enum值類型的注解、Array值類型的注解、注解值類型的注解等。
FieldVisitor接口：定義在解析字段時觸發的事件，如解析到字段上的注解、解析到字段相關的屬性等。
MethodVisitor接口：定義在解析方法時觸發的事件，如方法上的注解、屬性、代碼等。
ClassWriter類：它實現了ClassVisitor接口，用于拼接字節碼。
AnnotationWriter類：它實現了AnnotationVisitor接口，用于拼接注解相關字節碼。
FieldWriter類：它實現了FieldVisitor接口，用于拼接字段相關字節碼。
MethodWriter類：它實現了MethodVisitor接口，用于拼接方法相關字節碼。
SignatureReader類：對類定義、字段定義、方法定義、本地變量定義的簽名的解析。Signature因范型引入，用于存儲范型定義時的元數據（因為這些元數據在運行時會被擦除）。
SignatureVisitor接口：定義在解析Signature時會觸發的事件，如正常的Type參數、類或接口的邊界等。
SignatureWriter類：它實現了SignatureVisitor接口，用于拼接范型相關字節碼。
Attribute類：字節碼中屬性的類抽象。
ByteVector類：字節碼二進制存儲的容器。
Opcodes接口：字節碼指令的一些常量定義。
Type類：類型相關的常量定義以及一些基于其上的操作。

參考：?ASM 源碼解析? ，http://www.blogjava.net/DLevin/archive/2014/06/25/414292.html

步驟
1.通過Cla***eader 讀取class 文件
2.通過ClassWriter來修改class 文件，修改時需要用到ClassVisitor /MethodVisitor來訪問class 內部的成員 方法，再通過相關API來插入埋點代碼

3.3根據業務邏輯實現自己的SDK代碼
當hook成功后，剩下的就是自己根據業務邏輯去實現相關代碼，此處不贅述。
四、總結
本文是從宏觀上介紹無埋點的幾種技術，和ASM的實現思路，希望能對無埋點有一個全局的認識。