深刻理解Android中的ClassLoader

時間 2019-11-07

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爲何要理解Android中的ClassLoader？

目前來說，Android中的插件技術以及熱修復技術都跟ClassLoader息息相關，瞭解此技術有助於加深對Android系統的瞭解。尤爲是對於插件技術來說，對Class的加載基本固定都是一個套路。（熱修復要更復雜一些，涉及到C++層面的方法數等知識）java

閱讀本篇文檔須要有哪些儲備知識？

最好先閱讀JVM中的ClassLoader，有了這篇基礎而後再看這邊理解會更加深入。此外還能夠谷歌關鍵字搜索一下相關知識，有個基礎概念再看本篇文章更佳。本文不會過多重複其餘BlOG中提到的概念。android

相比其餘講Android ClassLoader的文章，這篇有什麼優勢？

相比其餘多數東拼西湊的文章，這篇文章能從頭到腳幫你梳理一下Android中ClassLoader的知識點，以及代碼層面幫你實戰加深理解。api

JVM和android的虛擬機在ClassLoader上有何不一樣？

還記得在我以前的JVM那篇文章的結尾，我自定義了一個ClassLoader，經過讀取了一個本地class文件，而後傳遞了一個byte數組到defineClass這個方法裏從而成功的加載了一個本地class，可是在android中，這種方法是不被容許的。咱們來看看源碼：數組

android的classLoader能夠看出來是有defineClass這個方法的，可是這些方法都統一返回了異常，也就是說 android官方不容許咱們用JVM那套方法來加載class，爲了更清晰，我複製一段源碼出來。bash

protected final Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len,
                                         ProtectionDomain protectionDomain)
        throws ClassFormatError
    {
        throw new UnsupportedOperationException("can't load this type of class file");
    }
複製代碼

很直觀，能看出來這裏是什麼意思，再接着往下看app

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
            // First, check if the class has already been loaded
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                try {
                    if (parent != null) {
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
                        c = findBootstrapClassOrNull(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    // ClassNotFoundException thrown if class not found
                    // from the non-null parent class loader
                }

                if (c == null) {
                    // If still not found, then invoke findClass in order
                    // to find the class.
                    c = findClass(name);
                }
            }
            return c;
    }
複製代碼

這裏看一下，同樣很直觀，能夠看出來這裏的loadClass和JVM中的loadClass的流程如出一轍。也是符合雙親委託機制。框架

既然Android中不能用defineClass的方法讀取一個class文件的byte，那麼android如何加載class文件的？

有必定基礎的人應該知道，android中的類加載器有兩種，DexClassLoader和PathClassLoader。咱們下面就來看看這2個 ClassLoader是如何加載class文件的吧。ide

package dalvik.system;

import dalvik.system.BaseDexClassLoader;
import java.io.File;

public class DexClassLoader extends BaseDexClassLoader {
    public DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory, String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
        super((String)null, (File)null, (String)null, (ClassLoader)null);
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }
}
複製代碼

public class PathClassLoader extends BaseDexClassLoader {
    public PathClassLoader(String dexPath, ClassLoader parent) {
        super((String)null, (File)null, (String)null, (ClassLoader)null);
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }

    public PathClassLoader(String dexPath, String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
        super((String)null, (File)null, (String)null, (ClassLoader)null);
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }
}

複製代碼

嗯能看出來這2個都是派生自BaseDexClassLoader類，函數

public class BaseDexClassLoader extends ClassLoader {
    public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory, String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }

    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }

    protected URL findResource(String name) {
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }

    protected Enumeration<URL> findResources(String name) {
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }

    public String findLibrary(String name) {
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }

    protected synchronized Package getPackage(String name) {
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }

    public String toString() {
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }
}
複製代碼

看到這可能不少人就懵逼了，這是啥意思，實際上這裏表明的就是這個類執行的時候，會讓ROM裏的類來實際執行，這裏android studio定位到的源碼只是告訴咱們，嗯這裏有一個這樣的類。可是實際的實現是放在Rom中作的。不少人到這裏可能仍是沒法理解是什麼意思，其實這個地方在不少開源項目中都有實際用法，好比你要反射調用api裏沒有暴露出來給你的類怎麼辦呢？這個類在rom裏是有的可是api並無暴露出來給你。就能夠用這種寫法了。我舉個滴滴開源框架VirtualApk的例子：oop

看到沒有滴滴也是這麼作的，將這些類放在本身的框架內暴露出來（注意包名要和ROM中的同樣）這樣就能夠在其餘地方反射調用了。咱們隨便找個源碼進去看一看：

package android.app;

import android.content.Intent;
import android.content.pm.ActivityInfo;
import android.os.Handler;
import android.os.IBinder;
import android.os.Looper;

/**
 * @author johnsonlee
 */
public final class ActivityThread {

    public static ActivityThread currentActivityThread() {
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }

    public static boolean isSystem() {
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }

    public static String currentOpPackageName() {
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }

    public static String currentPackageName() {
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }

    public static String currentProcessName() {
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }

    public static Application currentApplication() {
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }

    public ApplicationThread getApplicationThread() {
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }

    public Instrumentation getInstrumentation() {
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }

    public Looper getLooper() {
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }

    public Application getApplication() {
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }

    public String getProcessName() {
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }

    public final ActivityInfo resolveActivityInfo(final Intent intent) {
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }

    public final Activity getActivity(final IBinder token) {
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }

    final Handler getHandler() {
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }

    private class ApplicationThread extends ApplicationThreadNative {


    }
}

複製代碼

你看ActivityThread這個類，有過源碼基礎的同窗應該都知道這個類是rom裏咱們api裏沒有這個類的。用這種方法暴露出來之後就可使用它了。

扯遠了，回到正題，既然api 源碼裏看不到真正的實現咱們只好去rom代碼裏看看了這裏推薦一個在線查看源碼的網站

點我直接在線查android源碼

這裏明顯看出來咱們的DexClassLoader和pathClassLoader構造函數傳參上面就有不一樣，DexClassLoader須要提供一個額外的path路徑，這個path路徑咱們看下注釋很容易理解：用來存放解壓縮之後的dex文件。（apk和jar包解壓縮均可以只要解壓縮之後的是dex文件），這個path就是解壓縮的目標路徑。可是PathClassLoader就沒有這個構造函數。只能直接操做dex文件。總結： DexClassLoader能夠加載任何路徑的apk/dex/jar PathClassLoader只能加載/data/app中的apk，也就是已經安裝到手機中的apk。這個也是PathClassLoader做爲默認的類加載器的緣由，由於通常程序都是安裝了，在打開，這時候PathClassLoader就去加載指定的apk(解壓成dex，而後在優化成odex)就能夠了

繼續跟源碼跟到BaseClassLoader

能夠看出來BaseClassLoader的構造函數最終是調用的DexPathList函數，注意這裏2個構造函數也是分別對應的dex和path 兩種classLoader的

跟到DexPathList

嗯發現這裏都是走的makeDex函數

發現了DexFile這個類，繼續跟：

嗯，一直到這裏，咱們發現最終的loadclass 在DexFile的 loadClassBinaryname方法完成了（這裏能夠和JVM中咱們自定義的那個ClassLoader比對一下）。

有人要問既然DexFile完成的是最終classLoader須要完成的loadClass的操做，爲啥不直接用dexFile呢？看註釋：

If you are not calling this from a class loader, this is most likely not going to do what you want. Use {@link Class#forName(String)} instead

這裏明確說了，若是你的DexFile的loadClass操做不是在classLoader裏作的，那你很大可能得不到你想要的結果。。。。

因此之後要記住了，DexFile相關的操做必定要在ClassLoader裏完成

代碼層面驗證一下Android中的類加載器

寫個簡單的demo

package com.example.a16040657.androidclassloader;

import android.content.Context;
import android.os.Bundle;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.util.Log;
import android.widget.ListView;


public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        Log.v("wuyue", "MainActivity的類加載加載器:" + MainActivity.class.getClassLoader());
        Log.v("wuyue", "Context的類加載加載器:" + Context.class.getClassLoader());
        Log.v("wuyue", "ListView的類加載器:" + ListView.class.getClassLoader());
        Log.v("wuyue", "應用程序默認加載器:" + getClassLoader());
        Log.v("wuyue", "系統類加載器:" + ClassLoader.getSystemClassLoader());
        Log.v("wuyue", "系統類加載器和Context的類加載器是否相等:" + (Context.class.getClassLoader() == ClassLoader.getSystemClassLoader()));
        Log.v("wuyue", "系統類加載器和應用程序默認加載器是否相等:" + (getClassLoader() == ClassLoader.getSystemClassLoader()));
        Log.v("wuyue", "打印應用程序默認加載器的委派機制:");
        ClassLoader classLoader = getClassLoader();
        while (classLoader != null) {
            Log.v("wuyue", "類加載器:" + classLoader);
            classLoader = classLoader.getParent();
        }

        Log.v("wuyue", "打印系統加載器的委派機制:");
        classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        while (classLoader != null) {
            Log.v("wuyue", "類加載器:" + classLoader);
            classLoader = classLoader.getParent();
        }
    }
}

複製代碼