插件化框架解讀之Class文件與Dex文件的結構（一）

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Class文件

Class文件是Java虛擬機定義並被其所識別的文件格式，通俗地講，每個接口或者類對應一個Class文件。

Class文件格式

• Class文件是一組以8位字節爲基礎單位的的二進制流。
• 各數據項目之間沒有任何分隔符
• Class文件格式採用的結構只有兩種數據結構：無符號數和表。
  • 無符號數：以u1,u2等表示1，2個字節的無符號數，無符號數可用於描述數字、索引引用、數量值、字符串值。
  • 表：以多個無符號數或者表組成，一般以_info結尾，整個Class文件就是一張表。

Class文件的組成：

 

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• 魔數：Class文件開始四個字節是魔數，用於驗證該文件是否能被虛擬機執行
• 版本號：魔數後四個字節則是Class文件的主版本號和次版本號
• 常量池：版本號後面緊跟着的則是常量池部分。常量池不一樣與java中，它是由1開始計數的，常量癡表的數目是常量個數減一。第0項爲保留項目，用於指示當前Class文件不須要引用任何一個常量池。常量池中主要包含兩大類常量：
  • 字面量：包括文本字符串，被聲明爲final的常量值等。
  • 符號引用：包括類和接口的權限定名，字段的名稱和描述符，方法的名稱和描述符
• 訪問標誌：常量池部分結束後則是訪問標誌部分，該部分包括信息：是類仍是接口，是否認義爲public，是否final，是否abstract等信息。
• 訪問標誌以後則是類索引，父類索引，接口索引集合部分，該部分的主要信息爲：該類的信息的索引，父類的信息的索引，實現接口的個數和對應接口信息的索引。（經過指向一個類型爲CONSTANT_Class_info的類描述符常量，從而在對應的常量池找到相關信息）
• 字段表：接下來的部分則是用於描述類聲明的變量信息，包括變量的做用域，是否爲static，是否爲final等信息。
• 方法表：方法表則是用於描述類中方法的信息，與字段表相似。
• 屬性表：屬性表在字段表和方法表中都會出現，主要用於描述某些場景特有的信息。好比方法是否拋出異常，被final聲明的變量的值，內部類列表等信息。

Dex文件

Dex是Android平臺上(Dalvik虛擬機，art虛擬機)的可執行文件，每一個APK壓縮包中都包含一個（或者多個MultiDex）Dex文件，Dex文件中包含了app的全部源碼。

Dex文件的結構

• Dex文件是一組以8位字節爲基礎單位的的二進制流。

• Dex文件的各數據項目之間也沒有任何分隔符

• Dex文件由文件頭，索引區，數據區三個部分組成

   

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• 其各個元素的解釋以下：

  • header：dex文件頭部，記錄整個dex文件的相關屬性
  • string_ids：字符串數據索引，記錄了每一個字符串在數據區的偏移量
  • type_ids：類型數據索引，記錄了每一個類型的字符串索引
  • proto_ids：原型數據索引，記錄了方法聲明的字符串，返回類型字符串，參數列表
  • field_ids：字段數據索引，記錄了所屬類，類型以及方法名
  • method_ids：類方法索引，記錄方法所屬類名，方法聲明以及方法名等信息
  • class_defs：類定義數據索引，記錄指定類各種信息，包括接口，超類，類數據偏移量
  • data：數據區，保存了各個類的真實數據
  • link_data：鏈接數據區

header

文件頭記錄了dex文件的一些基本信息, 以及大體的數據分佈。其各字段及解釋以下：

 

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索引區

索引區中索引了整個dex中的字符串、類型、方法聲明、字段以及方法的信息, 其結構體的開始位置和個數均來自dex文件頭中的記錄

• 字符串索引區：描述dex文件中全部的字符串信息
• 類型索引區：描述dex文件中全部的類型, 如類類型、基本類型、返回值類型等
• 方法聲明索引區：描述dex文件中全部的方法聲明
• 字段索引區：描述dex文件中全部的字段聲明, 這個結構中的數據所有都是索引值, 指明瞭字段所在的類、字段的類型以及字段名稱
• 方法索引區：描述Dex文件中全部的方法, 指明瞭方法所在的類、方法的聲明以及方法名字

數據區

索引區中的最終數據偏移以及文件頭中描述的偏移都指向數據區, 還包括了即將要解析的class_def_item

• class_def_item：這個結構由dex文件頭中的classDefsSize和classDefsOff所指向, 描述Dex文件中全部類定義信息, 每個DexClassDef中包含一個DexClassData的結構(classDataOff),每個DexClassData中包含了一個Class的數據, Class數據中包含了全部的方法, 方法中包含了該方法中的全部指令

Class文件和Dex文件對比

• Class文件是JVM的執行文件，而Dex文件是安卓虛擬機（Dalvik，art）的執行文件
• Class文件對應Java中每個類，而Dex文件則包含整個APK文件中的JAVA代碼，故Dex文件能夠大大縮小體積，減小Class文件的數據冗餘，有利於在移動端中運行。（能夠經過SDK中的dx命令將若干個Class文件轉化爲Dex文件）
  原文連接：https://www.jianshu.com/p/a9e12b1c0079
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