Android 增量更新全解

本文对BSDiff/Patch、HDiffPatch和XDelta三种差分包实现方案做对比测试，在Android APK的差分更新实现上，XDelta差分方案实现是最优的。

一、增量更新原理

1、增量更新主要分为两步

1）服务端拿新版本A和旧版本B做差分，生成差分包C‘
2）客户端检测到可增量更新的差分包，下载差分包C‘之后，和本地旧版本B做合成，生成新版本A。

2、步骤详细展开

服务器端：服务端的同学拿到客户端同学开发的新版本A，跟已发布的旧版本B1，B2，B3…做了差分生成相应的差分包C1，C2，C3…，并生成相应差分包的MD5值，当然全量包的签名、MD5值也是需要的，这样客户端需要的所有数据就OK了。
客户端：用户手动更新或程序主动请求检测更新：
1）客户端用MD5值和版本号作为参数向服务端请求更新数据，若服务端没有差分包则返回全量包下载URL、MD5值、签名值。
2）若服务端存在相应的差分包则返回差分包下载URL，全量包签名值、全量包和差分包MD5值，全量包签名值和MD5值。把差分包下载到本地之后（C1），先做MD5值校验，确保下载的差分包数据的完整性，校验失败则走全量更新逻辑，校验无误和本地现有安装的旧版本（B1）进行差分合并生成新版本（A），之后进行合成版本的MD5值校验和签名校验，确保合成文件的完整性和签名信息的正确性。校验无误进行安装。

3、需要考虑的一些问题

1）服务端生成的差分包大小接近新包大小，或者直接超过新包大小，就没必要进行差分更新；
2）下载到本地之后是否需要进行签名校验依赖各自情况，若有和系统方进行合作的，系统方一般会拿APK进行二次签名之后作为系统内置应用。
3）下载文件当然也需要支持断点续传，考虑再细点，下载APK的过程中有可能被劫持或者被运营商重定向，如果是全量更新下载，可以和服务端约定每段下载数据的校验逻辑规则，在HTTP头中附加校验字段数据，确保万无一失；
4）服务端是否根据客户端的更新请求实时生成差分数据？从目前生成差分包的测试数据来看，这个实现是不靠谱的。最好就是有新版本之后，在服务端先把差分包数据准备好，而不是等到请求更新的时候再生成差分包。

二、现有增量更新实现方案    

1、BSDiff/Patch  

这个实现方案是最多的，网上一大堆都是这个方案的实现，Android系统也整合了这个实现。更多资料可参考Binary diff/patch 。

当然也可以对bsdiff算法进行优化，可以参考下：高德车载导航的差分更新优化实践。

2、HPatch

博客资料参考开源我的基于字节的数据补丁算法库HDiffPatch，GitHub代码资源：HDiffPatch，这份代码资源也提供了三个实现方案的对比测试，但是不是基于Android APK文件的差分，所以测试结果数据跟下面的测试结果有差异。

另附上：HDiffPatch和BSDiff/Patch两个方案Android Demo实现GitHub代码资源，解决了不熟悉C开发的环境编译配置问题。

3、XDelta

参考XDelta官网，这边需要注意的是必须基于3.0.4版本，最新的版本编译生成的SO得到的测试结果有问题，生成的差分包很大，差分包的合成也有问题，对比了两个版本的代码，只在几个小地方的处理逻辑有差异，那些逻辑看着也不像是导致问题的原因，如果有熟悉XDelta和C开发的大神知道原因烦告知下原因。

4、Courgette

用在Chrome 浏览器的更新上，在BSDiff/BSPatch基础上改进的，性能更优，But…不适用于Android APK更新，详细可参考Courgette测试报告。
想要了解更多Courgette的内容可参考Courgette官方文档。

三、BSDiff/BSPatch、HPatch、XDelta测试数据对比

这边补充三个实现方案生成的补丁文件大小：

BSDiff/Patch：9.49MB            HPatch：9.66MB            XDelta：9.88MB

在生成的补丁数据包大小差异不大的情况下，个人偏向选择XDelta实现方案。

四、增量更新涉及到的逻辑代码

1、获取当前APK文件路径

当一个APK安装之后，系统中保留有一份APK备份文件，通过以下代码方式获取APK文件的绝对路径。   

public String getInstallPath(){
          try{
              String packageName = getPackageName();
              ApplicationInfo info = getPackageManager().getApplicationInfo(packageName, 0);
              return info.sourceDir;
          }catch (Exception e){
              return null;
          }
   } 

2、MD5值校验

参考博客：Android数据加密之MD5加密    

3、签名校验

分别获取当前APK签名值，合成APK的签名值，对比无误就可以进行安装了 

   /**
    * 获取当前APK签名
    * 
    * @param context
    * @return
    */
   private Signature[] getSignatureInfo(Context context) {
       PackageManager pm = context.getPackageManager();
       List<PackageInfo> apps = pm.getInstalledPackages(PackageManager.GET_SIGNATURES);
       Iterator<PackageInfo> iter = apps.iterator();
       while (iter.hasNext()) {
           PackageInfo packageinfo = iter.next();
           String packageName = packageinfo.packageName;
           String currentPackage = getPackageName();
           if (packageName.equals(currentPackage)) {
               return packageinfo.signatures;
           }
       }
       return null;
   }
   /**
    * 获取外部APK文件签名
    * 
    * @param apkFile APK文件路径
    * @return
    */
   public static Signature[] getSignatureInfo(String apkFile){
       DisplayMetrics metrics = new DisplayMetrics();
       metrics.setToDefaults();
       Object pkgParserPkg = null;
       Class[] typeArgs = null;
       Object[] valueArgs = null;
       try {
           Class<?> packageParserClass = Class.forName("android.content.pm.PackageParser");
           Constructor<?> packageParserConstructor = null;
           Object packageParser = null;
           //由于SDK版本问题，这里需做适配，来生成不同的构造函数
           if (Build.VERSION.SDK_INT > 20) {
               //无参数 constructor
               packageParserConstructor = packageParserClass.getDeclaredConstructor();
               packageParser = packageParserConstructor.newInstance();
               packageParserConstructor.setAccessible(true);//允许访问
               typeArgs = new Class[2];
               typeArgs[0] = File.class;
               typeArgs[1] = int.class;
               Method pkgParser_parsePackageMtd = packageParserClass.getDeclaredMethod("parsePackage", typeArgs);
               pkgParser_parsePackageMtd.setAccessible(true);
               valueArgs = new Object[2];
               valueArgs[0] = new File(apkFile);
               valueArgs[1] = PackageManager.GET_SIGNATURES;
               pkgParserPkg = pkgParser_parsePackageMtd.invoke(packageParser, valueArgs);
           } else {
               //低版本有参数 constructor
               packageParserConstructor = packageParserClass.getDeclaredConstructor(String.class);
               Object[] fileArgs = { apkFile };
               packageParser = packageParserConstructor.newInstance(fileArgs);
               packageParserConstructor.setAccessible(true);//允许访问

               typeArgs = new Class[4];
               typeArgs[0] = File.class;
               typeArgs[1] = String.class;
               typeArgs[2] = DisplayMetrics.class;
               typeArgs[3] = int.class;

               Method pkgParser_parsePackageMtd = packageParserClass.getDeclaredMethod("parsePackage", typeArgs);
               pkgParser_parsePackageMtd.setAccessible(true);

               valueArgs = new Object[4];
               valueArgs[0] = new File(apkFile);
               valueArgs[1] = apkFile;
               valueArgs[2] = metrics;
               valueArgs[3] = PackageManager.GET_SIGNATURES;
               pkgParserPkg = pkgParser_parsePackageMtd.invoke(packageParser, valueArgs);
           }

           typeArgs = new Class[2];
           typeArgs[0] = pkgParserPkg.getClass();
           typeArgs[1] = int.class;
           Method pkgParser_collectCertificatesMtd = packageParserClass.getDeclaredMethod("collectCertificates", typeArgs);
           valueArgs = new Object[2];
           valueArgs[0] = pkgParserPkg;
           valueArgs[1] = PackageManager.GET_SIGNATURES;
           pkgParser_collectCertificatesMtd.invoke(packageParser, valueArgs);
           // 应用程序信息包, 这个公开的, 不过有些函数变量没公开
           Field packageInfoFld = pkgParserPkg.getClass().getDeclaredField("mSignatures");
           Signature[] info = (Signature[]) packageInfoFld.get(pkgParserPkg);
           return info;
       } catch (ClassNotFoundException e) {
           e.printStackTrace();
       } catch (NoSuchMethodException e) {
           e.printStackTrace();
       } catch (Exception e) {
           e.printStackTrace();
       }
       return null;
    }

   /**
    * 签名值对比
    * 
    * @param s1
    * @param s2
    * @return
    */
   private boolean compareSignatures(Signature[] s1, Signature[] s2) {
       if (s1 == null) {
           return false;
       }
       if (s2 == null) {
           return false;
       }
       HashSet<Signature> set1 = new HashSet<Signature>();
       for (Signature sig : s1) {
           set1.add(sig);
       }
       HashSet<Signature> set2 = new HashSet<Signature>();
       for (Signature sig : s2) {
           set2.add(sig);
       }
       // Make sure s2 contains all signatures in s1.
       if (set1.equals(set2)) {
           return true;
       }

       return false;
    }

五、参考资料

Binary diff/patch utility

开源我的基于字节的数据补丁算法库HDiffPatch

HDiffPatch

android-diffpatch

xdelta

courgette(小胡瓜）测试报告

Courgette

Android数据加密之MD5加密

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