Android无埋点的技术选型之路-创新互联
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原创作者:杨永强数极客技术合伙人
概述
无埋点也叫全埋点、自动埋点,无埋点就是指不需要开发人员添加任何代码,就可以实现数据的采集。
换句话说也就是在我们需要采集数据的位置插入采集数据的代码,而这个插入采集代码的过程不需要我们手动去添加,而是自动实现插入,这就是无埋点。
用户行为数据,就是用户在操作app的过程中产生的行为,比如 打开页面 / 关闭页面 / 浏览页面 / 点击按钮 /退出后台 / 返回前台 等事件,这些行为事件连起来就能组成一个用户的行为事件链条,这个链条可以理解为这个用户的行为数据。
目录
一 、技术方案对比
1.1 几种无埋点实现方案介绍
1.2 处理时机对比
1.3 优缺点对比
二、实现ASM方案的准备知识
2.1 什么是AOP
2.2 gradle plugin的实现
2.3 Android app的编译过程
2.4 ASM介绍
三、 ASM方案实现方法
3.1实现gradle plugin
3.2通过ASM实现hook代码
3.3根据业务逻辑实现自己的SDK代码
四、总结
一 、技术方案对比
1.1 几种无埋点实现方案介绍
在做无埋点技术选型时,我们对以下几种主流Android 无埋点方案进行对比:
AspectJ 方案
Aspectj 是它有一套自己的Java编译器,当我们用这个编译器进行编译时Aspectj会根据自己的方式进行代码插入,从而实现在编译期间插入埋点代码。
可参考:
利用AspectJ实现Android端非侵入式埋点
AspectJ in Android (一),AspectJ 基础概念
AspectJ in Android (二),AspectJ 语法
AspectJ in Android (三),AspectJ 两种用法以及常见问题
AST 方案
当IDE对项目code进行编译时,最先进行的是对源代码进行编译从而生成 .java 文件。
此方案就是利用这个时机,通过自定义注解器(APT)来切入我们需要插入代码的点,再通过AST的语法来插入埋点代码。
可参考:
Android AOP 抽象语法树
基于AST的组件化自动插桩方案
Javassist 方案
在Android app编译的过程中,.class 最终会转换为 .dex 文件,gradle 在编译的过程中 允许开发人员通过gradle plugin来修改class文件。这样就可以利用 Javassist 来修改 .class 字节码文件,从而实现插入埋点代码的目的。
可参考:
Javassist 使用指南 1
Javassist 使用指南 2
ASM 方案
ASM和 Javassist 原理基本一样,只是在操作.class 文件时用的是ASM。
本文将主要介绍此种方式。
1.2 处理时机对比
1.3 优缺点对比
AspectJ 功能非常强大,使用起来也很方便,但是其不支持三方库的修改,所以果断放弃。
AST 对于不了解语法树 /注解 这些相对晦涩的知识点的不建议使用,后期维护起来非常不便,遂放弃。
Javassist 和 ASM两者原理基本一样,只是在后期操作字节码时 ASM 比 Javassist性能更好,因为javassist用到反射,所以性能上有牺牲。ASM是非常底层的,操作起来难度大,但是性能非常优秀。作为三方SDK,对源代码的侵入程度和性能要求非常严格,所以最终选择ASM方案。
二、实现ASM方案的准备知识
2.1 什么是AOP
AOP 面向切向编程(Aspect Oriented Programming)与之对应的是OOP(ObjectOriented Programming)面向对象编程。
也可以自行Google,不再赘述。
2.2 gradle plugin的实现
Android Gradle Plugin 版本在1.5.0及以上,Google 官方提供了可以通过实现Plugin
2.3 Android app的编译过程
2.4 ASM介绍
ASM是一个java字节码操纵框架,它能被用来动态生成类或者增强既有类的功能。ASM 可以直接产生二进制 class 文件,也可以在类被加载入 Java 虚拟机之前动态改变类行为。
ASM相关可以参考:ASM 开发指导
三、 ASM方案实现方法
3.1实现gradle plugin
实现Plugin
继承 Transform
对于transform API 不熟悉的可以查看API。
最核心的代码就是遍历所有的class文件
3.2通过ASM实现hook代码
在ASM的核心实现中,它主要有以下几个类、接口(在org.objectweb.asm包中)。
Cla***eader类:字节码的读取与分析引擎。它采用类似SAX的事件读取机制,每当有事件发生时,调用注册的ClassVisitor、AnnotationVisitor、FieldVisitor、MethodVisitor做相应的处理。
ClassVisitor接口:定义在读取Class字节码时会触发的事件,如类头解析完成、注解解析、字段解析、方法解析等。
AnnotationVisitor接口:定义在解析注解时会触发的事件,如解析到一个基本值类型的注解、enum值类型的注解、Array值类型的注解、注解值类型的注解等。
FieldVisitor接口:定义在解析字段时触发的事件,如解析到字段上的注解、解析到字段相关的属性等。
MethodVisitor接口:定义在解析方法时触发的事件,如方法上的注解、属性、代码等。
ClassWriter类:它实现了ClassVisitor接口,用于拼接字节码。
AnnotationWriter类:它实现了AnnotationVisitor接口,用于拼接注解相关字节码。
FieldWriter类:它实现了FieldVisitor接口,用于拼接字段相关字节码。
MethodWriter类:它实现了MethodVisitor接口,用于拼接方法相关字节码。
SignatureReader类:对类定义、字段定义、方法定义、本地变量定义的签名的解析。Signature因范型引入,用于存储范型定义时的元数据(因为这些元数据在运行时会被擦除)。
SignatureVisitor接口:定义在解析Signature时会触发的事件,如正常的Type参数、类或接口的边界等。
SignatureWriter类:它实现了SignatureVisitor接口,用于拼接范型相关字节码。
Attribute类:字节码中属性的类抽象。
ByteVector类:字节码二进制存储的容器。
Opcodes接口:字节码指令的一些常量定义。
Type类:类型相关的常量定义以及一些基于其上的操作。
参考: ASM 源码解析 ,http://www.blogjava.net/DLevin/archive/2014/06/25/414292.html
步骤
1.通过Cla***eader 读取class 文件
2.通过ClassWriter来修改class 文件,修改时需要用到ClassVisitor /MethodVisitor来访问class 内部的成员 方法,再通过相关API来插入埋点代码
3.3根据业务逻辑实现自己的SDK代码
当hook成功后,剩下的就是自己根据业务逻辑去实现相关代码,此处不赘述。
四、总结
本文是从宏观上介绍无埋点的几种技术,和ASM的实现思路,希望能对无埋点有一个全局的认识。
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