大家好，又见面了，我是全栈君。
class与dex文件
什么是class文件
class文件是一种能够被JVM识别，加载并且执行的文件格式。
class文件的作用
class文件的作用是记录一个类文件的所有信息。
例如记住了当前类的引用this、父类super等等。class文件记录的信息往往比java文件多。
class文件的结构
- 8位字节的二进制流文件
- 各个数据紧密排列，无间隙，减少了文件体积，加快加载速度
- 每个类或者接口单独占据一个class文件，每个类单独管理，没有交叉
class文件的弊端
- 内存占用大，不适合于移动端
- 堆栈的加载模式导致加载速度慢
- 文件IO操作多，类查找慢
什么是dex文件
能够被DVM或者Art虚拟机执行并且加载的文件格式。
dex文件的作用
dex文件的作用是记录整个工程（通常是一个Android工程）的所有类文件的信息。
dex文件的结构
- 8位字节的二进制流文件
- 各个数据紧密排列，无间隙，减少了文件体积，加快加载速度
- 整个工程的类信息都存放在一个dex文件中（不考虑dex分包的情况下）
class文件与dex文件的比较
- 本质上都是一样的，都是二进制流文件格式，dex文件是从class文件演变而来的
- class文件存在冗余信息，dex文件则去掉了冗余，并且整合了整个工程的类信息。
结构对比图如下：
类加载机制是做热修复以及插件化的很重要的理论基础。
Java中的ClassLoader回顾
如下图所示：
ClassLoader的特性
ClassLoader的主要特性是双亲委托机制，即加载一个类的时候，先判断已经存在的类是否被加载过，如果没有，先去委托父亲去加载。如果父亲都没有加载成功的话，那么最终由自己加载。最终这个类最终没有合适的CLassLoader加载，那么就会抛出异常，相关的ClassLoader源码如下：
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException { // 先判断这个类是否已经被加载过 Class c = findLoadedClass(name); if (c == null) { // 如果没有被加载过，那么委托父亲去加载 long t0 = System.nanoTime(); 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 } // 如果父亲没有加载，那么最终由自己（实现类）负责加载 if (c == null) { // If still not found, then invoke findClass in order // to find the class. long t1 = System.nanoTime(); c = findClass(name); // this is the defining class loader; record the stats } } return c; }
其中CLassLoader的findClass方法是空实现，需要自己继承然后实现：
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { throw new ClassNotFoundException(name); }
这种双亲委托机制有两种好处：
-
实现类加载的共享功能，提升类加载的效率。
-
实现类加载的隔离功能，提升系统的安全性。比如，通过这种方式，系统的String类只能由系统的ClassLoader加载。
Android中的ClassLoader整体概述
Android中的ClassLoader的整体架构继承关系如下：
其中，ClassLoader分别为：
- BootClassLoader：与Java中的Bootstrap ClassLoader类似，主要加载Android Framework中的字节码文件。
- PathClassLoader：与Java中的App ClassLoader类似，主要加载已经安装到系统中的APK中的字节码文件。
- DexClassLoader：与Java中的Customer ClassLoader类似，主要加载自定义路径下的APK或者JAR中的字节码文件（Android中主要是指dex文件，即classes.dex）。
其中，BaseDexClassLoader是PathClassLoader以及DexClassLoader的父类，PathClassLoader以及DexClassLoader的逻辑都在这个父类中实现。
BootClassLoader和PathClassLoader是一个普通的APP所需要的（定制ROM另外说），最基本的ClassLoader，通过下面的代码可以证明：
@Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); ClassLoader cl = this.getClassLoader(); Log.e(TAG, "onCreate: " + cl); while (cl.getParent() != null) { cl = cl.getParent(); Log.e(TAG, "onCreate: " + cl); } }
打印结果只有BootClassLoader和PathClassLoader：
09-06 14:29:01.571 3165-3165/com.nan.loadapkdemo E/MainActivity: onCreate: dalvik.system.PathClassLoader[DexPathList[[zip file "/data/app/com.nan.loadapkdemo-1/base.apk", zip file "/data/app/com.nan.loadapkdemo-1/split_lib_dependencies_apk.apk", zip file "/data/app/com.nan.loadapkdemo-1/split_lib_slice_0_apk.apk", zip file "/data/app/com.nan.loadapkdemo-1/split_lib_slice_1_apk.apk", zip file "/data/app/com.nan.loadapkdemo-1/split_lib_slice_2_apk.apk", zip file "/data/app/com.nan.loadapkdemo-1/split_lib_slice_3_apk.apk", zip file "/data/app/com.nan.loadapkdemo-1/split_lib_slice_4_apk.apk", zip file "/data/app/com.nan.loadapkdemo-1/split_lib_slice_5_apk.apk", zip file "/data/app/com.nan.loadapkdemo-1/split_lib_slice_6_apk.apk", zip file "/data/app/com.nan.loadapkdemo-1/split_lib_slice_7_apk.apk", zip file "/data/app/com.nan.loadapkdemo-1/split_lib_slice_8_apk.apk", zip file "/data/app/com.nan.loadapkdemo-1/split_lib_slice_9_apk.apk"],nativeLibraryDirectories=[/data/app/com.nan.loadapkdemo-1/lib/x86, /system/lib, /vendor/lib]]]
09-06 14:29:01.571 3165-3165/com.nan.loadapkdemo E/MainActivity: onCreate: java.lang.BootClassLoader@b173b34
上面就分析完了classes.dex文件是如何通过ClassLoader的初始化装载进来的，下面继续分析一个类是如何通过PathClassLoader或者DexClassLoader进行加载的，这时候就需要看父类BaseDexClassLoader的findClass方法了：
@Override protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { List<Throwable> suppressedExceptions = new ArrayList<Throwable>(); Class c = pathList.findClass(name, suppressedExceptions); if (c == null) { ClassNotFoundException cnfe = new ClassNotFoundException("Didn't find class \"" + name + "\" on path: " + pathList); for (Throwable t : suppressedExceptions) { cnfe.addSuppressed(t); } throw cnfe; } return c; }
这里面看到，实际上就是调用了PathList的findClass方法：
public Class findClass(String name, List<Throwable> suppressed) { for (Element element : dexElements) { DexFile dex = element.dexFile; if (dex != null) { Class clazz = dex.loadClassBinaryName(name, definingContext, suppressed); if (clazz != null) { return clazz; } } } if (dexElementsSuppressedExceptions != null) { suppressed.addAll(Arrays.asList(dexElementsSuppressedExceptions)); } return null; }
这个方法就是遍历初始化创建好的内部Element[]数组里面的DexFile对象，最终是通过DexFile的loadClassBinaryName进行加载的：
public Class loadClassBinaryName(String name, ClassLoader loader, List<Throwable> suppressed) { return defineClass(name, loader, mCookie, this, suppressed); }
defineClass的实现如下：
private static Class defineClass(String name, ClassLoader loader, Object cookie, DexFile dexFile, List<Throwable> suppressed) { Class result = null; try { result = defineClassNative(name, loader, cookie, dexFile); } catch (NoClassDefFoundError e) { if (suppressed != null) { suppressed.add(e); } } catch (ClassNotFoundException e) { if (suppressed != null) { suppressed.add(e); } } return result; }
到最后，defineClassNative是一个native方法：
private static native Class defineClassNative(String name, ClassLoader loader, Object cookie, DexFile dexFile)
defineClassNative 是通过C/C++实现，这个方法去dex文件中查找指定name的类，并且拼接成Class字节码，返回给Java层。通过native实现是为了提高效率。
整个加载流程一气呵成，如下图所示：
实现动态加载
如下面所示，演示了最简单的动态加载的方案：
public class MainActivity extends AppCompatActivity { @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); String apkPath = getExternalCacheDir().getAbsolutePath() + "/bundle.apk"; loadApk(apkPath); } private void loadApk(String apkPath) { File optFile = getDir("opt", MODE_PRIVATE); // 通过DexClassLoader加载制定的APK文件 DexClassLoader dexClassLoader = new DexClassLoader(apkPath, optFile.getAbsolutePath(), null, getClassLoader()); try { // 通过反射去使用对象 Class clz = dexClassLoader.loadClass("com.loubinfeng.www.boundle.Printer"); if (clz != null) { Object instance = clz.newInstance(); Method method = clz.getMethod("print"); method.invoke(instance); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }
实现动态加载的难点
实现动态加载难点比较多：
- 资源的访问问题
- 四大组件的生命周期管理问题
- 插件ClassLoader的管理
- so库的动态加载等等
参考文章：
发布者：全栈程序员-用户IM，转载请注明出处：https://javaforall.cn/107821.html原文链接：https://javaforall.cn
【正版授权，激活自己账号】： Jetbrains全家桶Ide使用，1年售后保障，每天仅需1毛
【官方授权 正版激活】： 官方授权 正版激活 支持Jetbrains家族下所有IDE 使用个人JB账号...
