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

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<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）。
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。