一、概述

1.什麼是增量更新

對於平常的 Android 應用更新，大部分時候是在舊版本的程式碼上進行修改，打包釋出。這時候，新舊版本間的差異是比較小的，增量更新就是我們在舊的應用版本基礎上，只更新發生改變的，而不再是完全下載新的 apk，覆蓋安裝。

普通更新：

在這更新過程中，一般採用非同步更新，舊版本 apk 正常執行，後臺非同步進行下載，下載完成之後進行彈框提示安裝。

增量更新：

增量更新通過哈夫曼演算法，計算出舊的 apk 與新的 apk 之間不一樣的地方（差分），客戶端進行版本更新的時候，只需要下載差分包到本地與舊的 apk 進行合併，生成新的 apk，然後進行安裝。

2.增量更新優點

幾年前，當時網路環境不好，流量費較貴，當釋出新版本的時候，使用者升級的意願不高。為解決這個問題，谷歌提出了 Smart App Update，即增量更新（也叫做差分升級）。

現在網路環境雖然好了，但是各個應用 apk 也越來越大。目前來說，增量更新仍然是解決更新包過大的較好的方案。可能幾個 G 的應用，更新包只有幾百 M 甚至幾十 M，這不僅大大提高更新速度，而且對於服務端來說，也很大程度上減少了流量的費用。

3.增量更新缺點

客戶端和服務端都需要新增對增量更新的支援，而且正常情況下是無法保證使用者在用版本，所以需要對各個舊的版本生產對應的更新包，根據使用者上傳的版本號進行下載。

當 apk 很小的時候，比如只有幾 M，這時候增量包再小也有幾百 K 或者上 M。如果使用增量更新有點得不償失，增量更新較複雜，而且差分與合併過程較為耗時。另外，當進行大版本更新的時候，增量更新包也較大，這時候也不適合進行增量更新。

4.哈夫曼演算法

apk 在檔案儲存中也是以二進位制方式存在的，運用哈夫曼演算法進行對比新舊版本的 apk 的二進位制檔案。如果是相同內容，只儲存索引；如果不同，則儲存壓縮的內容和索引。

5.增量更新與熱更新、外掛化

熱更新是使用熱更新 service，只更新某些檔案，比如原先有個 ClassA 的類檔案，要進行更新為 ClassB 的類檔案，不進行整個應用的下載，屬於輕量級的。

外掛化使用了 pluginManager，以功能塊劃分外掛化進行開發，更新的時候對整個功能塊進行更新，比如有個 PluginA 模組要更新為 PluginB 模組，相比熱更新會更重量級一些。

相比於熱更新和外掛化，熱更新和外掛化更多的是體現要更新什麼，而增量更新是要怎麼更新。在熱更新和外掛化中仍可以使用增量更新，只更新 ClassA 與 ClassB 之間的類差分包，或者 PluginA 與 PluginB 的模組差分包。

二、差分

差分與合併主要是使用了 bsdiff/bspatch 進行實現的，需用用到依賴 bzip2，下面是這兩個下載地址，分別下載兩個壓縮包。
bsdiff/bspatch 官網
http://www.daemonology.net/bsdiff/

1.生成可執行檔案

在 bsdiff/bspatch 官網點選 Windows port 進行下載 bsdiff4.3-win32-src.zip，這是 win環境的包，也可點選 here 下載 Linux 環境下的包 bsdiff-4.3.tar.gz。

在 bsdiff4.3-win32-src.zip 解壓出來的資料夾下，資料夾 Release 中已經有打包好的 bsdiff.exe 和 bspatch.exe 兩個可執行檔案，在這邊我們不使用這個，自己新建 C 專案進行打包。

1.使用 Visual Studio 新建一個空專案 Diff，在 Diff 下新建兩個資料夾 include 與 src 分別存放標頭檔案和原始碼。

2.同時把 bsdiff4.3-win32-src.zip 中對應的 .h 檔案拷貝到 include 資料夾下，除 bspatch.cpp 外的 .c 和 .cpp 檔案拷貝到 src 資料夾下。（這邊只做差分，不需要 bspatch.cpp 檔案）

**3.**Visual Studio 右擊標頭檔案 –> 新增 –> 現有項，選擇 include 下面的兩個標頭檔案，新增到 Diff 專案中。

同樣的，把 src 下的檔案新增到原始檔下。

4.這時候專案會報錯，沒有找到標頭檔案，是因為原始碼與標頭檔案我們沒有放在同一個資料夾下。

右鍵工程 –> 屬性 –> c++ –> 附含包目錄，選擇 include 資料夾。

5.執行專案，報錯。

嚴重性 程式碼 說明 專案 檔案 行 禁止顯示狀態
錯誤 C4996 ‘strcat’: This function or variable may be unsafe. Consider using strcat_s instead. To disable deprecation, use _CRT_SECURE_NO_WARNINGS. See online help for details. Diff c:\users\zx\documents\visual studio 2015\projects\diff\diff\src\bzlib.c 1416

這是第三方庫的警告，右鍵工程 –> 屬性 –> c++ –> 命令列 新增 -D _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

6.繼續執行專案，繼續報錯。（這個錯與上面的錯誤已經不一樣了）

嚴重性 程式碼 說明 專案 檔案 行 禁止顯示狀態
錯誤 C4996 ‘setmode’: The POSIX name for this item is deprecated. Instead, use the ISO C and C++ conformant name: _setmode. See online help for details. Diff c:\users\zx\documents\visual studio 2015\projects\diff\diff\src\bzlib.c 1422

這是安全檢查報錯，直接進行關閉安全檢查。右鍵工程 –> 屬性 –> c++ –> 常規 –> SDL檢查 否。

7.繼續執行專案，生成可執行檔案 Diff.exe。

注：當 Visual Studio 進行平臺切換的時候，需要進上面的步驟進行重新配置。

2.生成差分包

準備新舊兩個應用的安裝包，拷貝到 Diff.exe 所在的資料夾下。

切換到 Diff.exe 所在的目錄，執行命令 Diff.exe app-old.exe app-new.apk app.patch 生成差分包，第一個引數是 Diff.exe 的路徑。第二個引數是舊的 apk 的路徑，第三個引數是新的 apk 的路徑，第四個引數是生成的差分包的儲存路徑。

這邊由於測試的原因，使用的新舊 apk 本身較小，所以與差分包的大小區別不是很明顯。這也說明 apk 很小的時候不適合進行增量更新。

3.生成庫檔案

上面是使用可執行檔案生成差分包，但實際應用中不可能使用這種方式進行生成差分包，當有多個版本要生成差分包的時候，明顯效率較低，一般是由 bsdiff 生成庫檔案，供後臺進行 JNI 呼叫生成差分包。

1.這邊使用的是 MyEclipse 作為後臺開發，新建一個 web 專案，建立 Diff.java 類。（沒有後臺開發工具可以用 java 專案替代，jni 方法調起來即可）

public class Diff {
    public static native void diff(String oldPath, String newPath, String patchPath);
}

2.接著就是 JNI 的基本流程，生成標頭檔案，拷貝到上面 Visual Studio 建立的 Diff 專案中，並進行配置。

把標頭檔案拷貝到 include 資料夾下。

3.修改 bsdiff.cpp 中 main 函式的函式名為 diff_main。

4.在 bsdiff.cpp 中引入標頭檔案 com_xiaoyue_Diff.h。

5.在 bsdiff.cpp 中實現 native 的方法，呼叫 diff_main 這個方法。

JNIEXPORT void JNICALL Java_com_xiaoyue_Diff_diff
(JNIEnv *env, jclass jclz, jstring old_path_jst, jstring new_path_jst, jstring patch_path_jst) {

    int argc = 4;
    char *argv[4];

    char *old_path = (char *)(*env).GetStringUTFChars(old_path_jst, NULL);
    char *new_path = (char *)(*env).GetStringUTFChars(new_path_jst, NULL);
    char *patch_path = (char *)(*env).GetStringUTFChars(patch_path_jst, NULL);

    argv[0] = "Diff";
    argv[1] = old_path;
    argv[2] = new_path;
    argv[3] = patch_path;

    diff_main(argc, argv);

    (*env).ReleaseStringUTFChars(old_path_jst, old_path);
    (*env).ReleaseStringUTFChars(new_path_jst, new_path);
    (*env).ReleaseStringUTFChars(patch_path_jst, patch_path);
}

diff_main 需要兩個引數，根據方法實現可知，第一個引數一定是 4，第二個引數是一個長度為 4 的字串陣列，4 個字串引數分別是標籤、舊的 apk 路徑、新的 apk 路徑和生成差分包的路徑。

6.根據 JNI 基本流程生成 dll 庫檔案，拷貝到 web 專案中。（生成 dll 的時候，注意選擇平臺，切換平臺需要重新進行配置）

4.JNI 呼叫生成差分

在 Diff.java 中新增載入。

Diff.java

public class Diff {

    public static native void diff(String oldPath, String newPath, String patchPath);

   static{
        System.loadLibrary("Diff");
    }
}

在 web 專案中編寫 main 函式進行測試。

DiffTest .java

public class DiffTest {

    //路徑不能包含中文
    public static final String OLD_APK_PATH = "E:/app/app-old.apk";

    public static final String NEW_APK_PATH = "E:/app/app-new.apk";

    public static final String PATCH_PATH = "E:/app/apk.patch";

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Diff.diff(OLD_APK_PATH, NEW_APK_PATH, PATCH_PATH);
    }
}

結果：

5.Linux 下生成差分包

1.把 Linux 環境的 bsdiff/bspatch 包下的 bsdiff.c 和 bzip2 下的所有 .c 和 .h 檔案拷貝到 Linux 平臺下（虛擬機器或百度雲等都可以）。

2.命令列切換到對應資料夾下，執行命令 gcc -fPIC -shared blocksort.c decompress.c bsdiff.c randtable.c bzip2.c huffman.c compress.c bzlib.c crctable.c -o Diff.so。

這時候會報錯，bsdiff.c 找不到 bzlib.h 標頭檔案。

3.修改 bsdiff.c 檔案中的 #include <bzlib.h> 為 #include "bzlib.h"。

注：由於個人採用的是虛擬機器共享檔案，碰見幾個問題這邊提一下：1.直接在 window 平臺修改共享檔案，並不會同步到虛擬機器的共享檔案。2.在 Linux 下直接進行修改共享檔案，許可權不夠，沒有試用 root 使用者，修改較為複雜。最後是在 Linux 下把共享檔案重新複製一份，然後進行修改檔案許可權。

繼續編譯，仍然出錯，這是由於其他檔案中也包含有 main 函式，而對於一個可執行檔案只能有一個 main 函式。

4.修改其他 .c 檔案下的 main 函式方法名（這邊個人是在 main 前面加上檔名），重新編譯即可。

三、合併

1.庫檔案的整合

應用的增量更新，合併是在安卓客戶端這邊來實現的。對於客戶端來說，這塊相對來說更重要一些。
1. Android Studio 新建 C++ 支援專案，把 cpp 下預設生成的 .cpp 檔案刪除，以及 MainActivity 中相關的程式碼去除。

2.把 Linux 環境的 bsdiff/bspatch 包下的 bspatch.c 和 bzip2 下的所有 .c 和 .h 檔案拷貝到 cpp 下。

跟 Linux 下編譯差分庫一樣，修改 bspatch.c 檔案中的 #include <bzlib.h> 為 #include "bzip2/bzlib.h"，以及對 bzip2 下的 .c 檔案修改 main 函式的函式名 。

3.修改編譯配置檔案 CMakeLists.txt。

# For more information about using CMake with Android Studio, read the
# documentation: https://d.android.com/studio/projects/add-native-code.html

# Sets the minimum version of CMake required to build the native library.

cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)

# Creates and names a library, sets it as either STATIC
# or SHARED, and provides the relative paths to its source code.
# You can define multiple libraries, and CMake builds them for you.
# Gradle automatically packages shared libraries with your APK.

#新增整個目錄的思路 指定一個變數 新增的時候使用變數值(my_c_path)
file(GLOB my_c_path src/main/cpp/bzip2/*.c)
add_library( # Sets the name of the library.
             BsPatch

             # Sets the library as a shared library.
             SHARED

             # Provides a relative path to your source file(s).
             ${my_c_path}
             src/main/cpp/bspatch.c)

# Searches for a specified prebuilt library and stores the path as a
# variable. Because CMake includes system libraries in the search path by
# default, you only need to specify the name of the public NDK library
# you want to add. CMake verifies that the library exists before
# completing its build.

find_library( # Sets the name of the path variable.
              log-lib

              # Specifies the name of the NDK library that
              # you want CMake to locate.
              log )

# Specifies libraries CMake should link to your target library. You
# can link multiple libraries, such as libraries you define in this
# build script, prebuilt third-party libraries, or system libraries.

target_link_libraries( # Specifies the target library.
                       BsPatch

                       # Links the target library to the log library
                       # included in the NDK.
                       ${log-lib} )

這邊新增 bizp2 下的 .c 檔案採用的是整個資料夾新增，也可以一個個進行新增。點選同步，然後 Clear Project。

4.修改 bspatch.c 檔案中的 main 函式的函式名為 path_main。這時候 Rebuild Project 是可以成功的。

5.根據 JNI 基本生成一個 native 的方法 patch，呼叫 bspatch.c 下的方法。

建立 BsPatch.java 類。

public class BsPatch {


    public native static int patch(String oldPath, String newPath, String patchPath);

    static {
        System.loadLibrary("BsPatch");
    }
}

使用 javah 命令生成標頭檔案，同時拷貝到 cpp 資料夾下。

在 bspatch.c 中引入該標頭檔案 com_xiaoyue_bspatch_BsPatch.h，並實現 native 方法。

在 batch.c 中實現 native 方法 patch。

JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_xiaoyue_bspatch_BsPatch_patch
        (JNIEnv *env, jclass jclz, jstring old_path_jst, jstring new_path_jst, jstring patch_path_jst) {

    int ret = -1;

    int argc = 4;
    char *argv[4];

    char *old_path = (char *)(*env)->GetStringUTFChars(env, old_path_jst, NULL);
    char *new_path = (char *)(*env)->GetStringUTFChars(env, new_path_jst, NULL);
    char *patch_path = (char *)(*env)->GetStringUTFChars(env, patch_path_jst, NULL);

    argv[0] = "Patch";
    argv[1] = old_path;
    argv[2] = new_path;
    argv[3] = patch_path;

    //成功返回 0
    ret = path_main(argc, argv);

    (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, old_path_jst, old_path);
    (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, new_path_jst, new_path);
    (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, patch_path_jst, patch_path);

    return ret;
}

2.呼叫合併

這邊簡單的實現以下下載差分包進行合併，然後安裝的流程，方法不是很完善。實際下載跟安裝，可使用自己原有的方法，只需要在下載完成後新增非同步呼叫合併的 native 方法即可。

安卓端程式碼：

Contants ：

public class Contants {

    //差分檔案伺服器路徑
    public static final String PATCH_FILE = "apk.patch";
    public static final String URL_PATCH_DOWNLOAD = "http://172.26.88.1:8080/UpdateService/" + PATCH_FILE;

    public static final String SD_CARD = Environment.getExternalStorageDirectory() + File.separator;

    //新版本apk的目錄
    public static final String NEW_APK_PATH = SD_CARD + "apk_new.apk";
    //差分檔案儲存路徑
    public static final String PATCH_FILE_PATH = SD_CARD + PATCH_FILE;
}

Contants 管理各個檔案的路徑。

DownLoadUtils ：

public class DownLoadUtils {

    /**
     * 下載差分包
     * @param url
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static File download(String url){
        File file = null;
        InputStream is = null;
        FileOutputStream os = null;
        try {
            file = new File(Contants.PATCH_FILE_PATH);
            if (file.exists()) {
                file.delete();
            }
            HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) new URL(url).openConnection();
            conn.setDoInput(true);
            is = conn.getInputStream();
            os = new FileOutputStream(file);
            byte[] buffer = new byte[1*1024];
            int len = 0;
            while((len = is.read(buffer)) != -1){
                Log.d("Tim", String.valueOf(len));
                os.write(buffer, 0, len);
            }
        } catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally{
            try {
                os.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                is.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return file;
    }
}

DownLoadUtils 是下載檔案的工具類。

ApkUtils ：

public class ApkUtils {

    /**
     * 獲取APK版本號
     * @param context
     * @param packageName
     * @return
     */
    public static int getVersionCode (Context context, String packageName) {
        PackageManager pm = context.getPackageManager();
        try {
            PackageInfo info = pm.getPackageInfo(packageName, 0);
            Log.d("Tim","getVersionCode = "+info.versionCode);
            return info.versionCode;
        } catch (PackageManager.NameNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
            return 0;
        }
    }

    /**
     * 獲取已安裝Apk檔案的源Apk檔案
     * 如：/data/app/my.apk
     *
     * @param context
     * @param packageName
     * @return
     */
    public static String getSourceApkPath(Context context, String packageName) {
        if (TextUtils.isEmpty(packageName))
            return null;

        try {
            ApplicationInfo appInfo = context.getPackageManager()
                    .getApplicationInfo(packageName, 0);
            return appInfo.sourceDir;
        } catch (PackageManager.NameNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

    /**
     * 安裝Apk
     *
     * @param context
     * @param apkPath
     */
    public static void installApk(Context context, String apkPath) {

        Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_VIEW);
        intent.setDataAndType(Uri.parse("file://" + apkPath),
                "application/vnd.android.package-archive");

        context.startActivity(intent);
    }
}

ApkUtils 是 apk 的幫助類，主要提供獲取 apk 版本號、獲取已安裝 apk 檔案的源 apk 檔案和安裝 apk 三個方法，可採用自己實現的方法。

MainActivity ：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private static final String TAG = "MainActivity";

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        Button button = findViewById(R.id.button);
        button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                new ApkUpdateTask().execute();
            }
        });

    }

    class ApkUpdateTask extends AsyncTask<Void, Void, Boolean> {

        @Override
        protected Boolean doInBackground(Void... params) {

            Log.d(TAG,"開始下載 。。。");

            File patchFile = DownLoadUtils.download(Contants.URL_PATCH_DOWNLOAD) ;
            Log.d(TAG,"下載完成 。。。");

            String oldfile = ApkUtils.getSourceApkPath(MainActivity.this, getPackageName());

            String newFile = Contants.NEW_APK_PATH;

            String patchFileString = patchFile.getAbsolutePath();

            Log.d(TAG,"開始合併");
            int ret = BsPatch.patch(oldfile, newFile, patchFileString);
            Log.d(TAG,"合併完成");

            if (ret == 0) {
                return true;
            } else {
                return false;
            }
        }

        @Override
        protected void onPostExecute(Boolean aBoolean) {
            if (aBoolean) {
                Log.d(TAG,"合併成功 開始安裝新apk");
                ApkUtils.installApk(MainActivity.this, Contants.NEW_APK_PATH);
            }
        }
    }
}

MainActivity 中，使用了一個非同步任務，簡單的實現了一下下載差分包，整合與安裝。

activity_main.xml：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<android.support.constraint.ConstraintLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    tools:context="com.xiaoyue.bspatch.MainActivity">

    <TextView
        android:id="@+id/sample_text"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="第一版 old apk"
        app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
        app:layout_constraintLeft_toLeftOf="parent"
        app:layout_constraintRight_toRightOf="parent"
        app:layout_constraintTop_toTopOf="parent" />

    <Button
        android:id="@+id/button"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="更新"/>

</android.support.constraint.ConstraintLayout>

另外需要在 AndroidManifest.xml 中新增許可權。

    <uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE"/>
    <uses-permission android:name="android.permission.READ_EXTERNAL_STORAGE"/>
    <uses-permission android:name="android.permission.INTERNET"/>

服務端
修改安卓端的介面和版本號，生成新舊兩個 apk，應用前面的生成差分包程式碼進行生成差分包，直接放置於 web 專案的 WebRoot 目錄下，部署在 tomcat 伺服器即可。

注：如果沒有伺服器的話，直接生成差分包，把差分包拷貝到安卓對應目錄下，修改程式碼，跳過下載這一步，直接進行差份，然後安裝。

3.驗證

驗證差分包是否合併成功，一個是看合併後的差分包能否正常安裝，另外可以通過檢視 apk 安裝包的 MD5 值進行對比。

在命令列輸入： certutil -hashfile xxx.apk MD5 即可檢視對應 apk 安裝包的 MD5 值。

四、附