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Android无埋点的技术选型之路

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原创作者:杨永强数极客技术合伙人,欢迎转载,转载请注明出处。

概述

无埋点采集是最近2年以来最热门的数据采集技术,数极客拥有国内应用最成熟的无埋点技术,支持web,android,ios无埋点,而其中android的无埋点实现难度是最高的。

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。

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

、技方案

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

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<Project> 接口,来实现编译成dex文件之前来修改.class 文件。

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<Project>接口

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)。

ClassReader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。

Aribute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ClassReader 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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