Android中的重点ClassLoader包括以下几类:
BootClassLoader:系统启动时会使用BootClassLoader来预加载常用类,在程序中无法直接调用
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DexClassLoader:可以加载dex文件,以及包含dex的压缩文件(apk和jar文件),不管加载哪种文件,最终都要加载dex文件。可以从SD卡中安装未安装的apk
public class DexClassLoader extends BaseDexClassLoader { //dexPath:dex相关的路径集合,多个路径用文件分割符“:”分隔 //optimizedDirectory解压dex文件存储路径,这个路径必须时一个内部存储路径,一般情况下,使用当前应用程序的私有路径:/data/data/<Package Name>/... //librarySearchPath:包含c/C++库的路径结合多个路径用文件分割符“:”分隔,可以为null //parent:父加载器 public DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory, String librarySearchPath, ClassLoader parent) { super(dexPath, null, librarySearchPath, parent); } }
DexClassLoader继承自BaseDexClassLoader,方法都在BaseDexClassLoader中实现
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PathClassLoader:Android系统使用PathClassLoader来加载系统类和应用程序的类。
public class PathClassLoader extends BaseDexClassLoader { public PathClassLoader(String dexPath, ClassLoader parent) { super(dexPath, null, null, parent); } //dexPath:dex相关的路径集合,多个路径用文件分割符“:”分隔 //librarySearchPath:包含c/C++库的路径结合多个路径用文件分割符“:”分隔,可以为null //parent:父加载器 public PathClassLoader(String dexPath, String librarySearchPath, ClassLoader parent) { super(dexPath, null, librarySearchPath, parent); } }
PathClassLoader继承自BaseDexClassLoader,方法都在BaseDexClassLoader中实现。在PathClassLoader中没有optimizedDirectory,这是因为已经默认设置了optimizedDirectory的值为data/dalvik-cache,所以PathClassLoader无法定义解压dex文件存储路径,因此PathClassLoader通常用来加载已经安装的apk的dex文件(安装的apk的文件会存储在/data/dalvik-cache中)
InMemoryDexClassLoader:Android8.0新增的类加载器,用于加载内存中的dex
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BaseDexClassLoader:其他classLoader都继承自BaseDexClassLoader,并且它们的构造都调用了父类的构造,那么看一下它的构造:
public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory, String librarySearchPath, ClassLoader parent, boolean isTrusted) { super(parent); //初始化DexPathList this.pathList = new DexPathList(this, dexPath, librarySearchPath, null, isTrusted); }
在这里初始化了DexPathList,并传入了dexPath,看一下代码:
DexPathList(ClassLoader definingContext, String dexPath, // private Element[] dexElements this.dexElements = makeDexElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory, suppressedExceptions, definingContext, isTrusted); }
在这里又初始化了一个Element[],这一步其实就是将所有的dex文件存储到Element[]中。
所以,Android中ClassLoader构造完成后同时构造了一个Element数组,它里面存储了所有的DexFile。
类加载过程:
类加载遵循双亲委托模式,加载时首先判断该class是否已加载,如果没有,则委托父类加载器进行查找,这样依次递归,直到委托到顶层的BootClassLoader,如果BootClassLoader找到了该class,就直接返回,如果找 不到,则依次向下查找,如果还没找到,最后会交由自身查找。
类加载器通过loadClass()方法来加载类,这个方法在ClassLoader中实现,看一下它的loadClass():
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
//先去获取类是否已加载
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
//如果还没加载
try {
if (parent != null) {
//如果父加载器不为null,则代表当前不是最顶层的ClassLoader,则向上传递,让父类去加载
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
//如果父加载器为null,则代表已到顶层ClassLoader,直接去加载
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// from the non-null parent class loader
}
//如果父类没加载到,那么自身去加载
if (c == null) {
c = findClass(name);
}
}
return c;
}
可以看到,如果是自定义classLoader的话,那么最后调用的是findClass()去加载类,DexClassLoader和PathClassLoader都继承自BaseDexClassLoader,findClass()也是在BaseDexClassLoader中实现,看一下它的实现:
@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
Class c = pathList.findClass(name, suppressedExceptions);
return c;
}
之前总结过,pathList是一个DexPathList,那么看一下它的findCLass():
@Override
public Class<?> findClass(String name, List<Throwable> suppressed) {
//遍历Element,每一个element里有一个DexFile
for (Element element : dexElements) {
//从dex中查找class
Class<?> clazz = element.findClass(name, definingContext, suppressed);
if (clazz != null) {
//如果找到,则直接返回
return clazz;
}
}
return null;
}
//element的findClass()
public Class<?> findClass(String name, ClassLoader definingContext,
List<Throwable> suppressed) {
//这里最终会调用DexFile中的native方法去加载一个class
return dexFile != null ? dexFile.loadClassBinaryName(name, definingContext, suppressed)
: null;
}
可以看到,最终是通过遍历Element数组,每一个element内部有一个DexFile,通过这个DexFile去加载返回class。如果返回的class不为null,则直接返回。
总结:
ClassLoader构造后就自动构造了DexPathList,同时在DexPathList的构造中又构造了一个Element数组,里面存储了所有DexFile。
加载一个类时会遍历Element数组,得到每一个DexFile,通过DexFile会加载类,如果找到则直接返回,也就是说找到后不再去遍历后面的dex
自定义ClassLoader时一般使用PathClassLoader,PathClassLoader中默认了dex文件解压目录,无法自定义。PathClassLoader在Zygote启动SystemServer时创建。
自定义ClassLoader需要重写findClass()去加载自己需要加载的类。
Android中热修复原理:
- 类加载方案:加载Class最终是通过遍历Element得到每一个DexFile,然后DexFile再去加载类,找到后直接返回,不再继续寻找。那么假如要修改一个出错的类A,在修改错误后,把新的类A打包成dex,然后通过反射的方式把这个dex放到Element数组的第一个位置,那么再次加载时,遍历到第一个dex时就会找到修改后的A类,不会再去往后找错误的类A,达成修复的目的。这个方案的缺点是必须重启App才有效,因为类一旦被加载是无法被卸载的,如果不重启,那么会通过findLoadedClass得到已加载的错误的class。
- 底层替换方案:在native层修改,比如替换掉整个方法体
- So的修复
- 将so补丁插入到NativeLibraryElement数组的前部,让so补丁的路径先被返回和加载
- 调用System的load()来接管so的加载入口
- 资源修复
- 创建新的AssetManager,通过反射调用addAssetPath方法加载外部资源,这样新创建的AssetManager就含有了外部资源
- 将AssetManager类型的mAssets字段引用全部替换为新建的AssetManager