插件化的第一步就是要解决类加载问题，因为插件是不安装的，要直接加载Apk中的类，apk的中的class是封装成dex文件放在APK内的。
Dex文件
Dex即 Dalvik Executable的简写，Dex文件是一种压缩文件格式的封装。 是Android对class文件进行翻译、重构、解释、压缩等操作之后的产物。dex中各个类能够共享数据，在一定程度上降低了冗余，同时也是文件结构更加经凑，实验表明，dex文件是传统jar文件大小的50%左右。
文件结构：
| 名称 | 解释 |
|---|---|
| header | dex文件头部，记录整个dex文件的相关属性 |
| string_ids | 字符串数据索引，记录了每个字符串在数据区的偏移量 |
| type_ids | 类似数据索引，记录了每个类型的字符串索引 |
| proto_ids | 原型数据索引，记录了方法声明的字符串，返回类型字符串，参数列表 |
| field_ids | 字段数据索引，记录了所属类，类型以及方法名 |
| method_ids | 类方法索引，记录方法所属类名，方法声明以及方法名等信息 |
| class_defs | 类定义数据索引，记录指定类各类信息，包括接口，超类，类数据偏移量 |
| data | 数据区，保存了各个类的真实数据 |
| link_data | 连接数据区 |
DexClassloader
PathClassLoader和DexClassLoader都继承自BaseDexClassLoader,其中的主要逻辑都是在BaseDexClassLoader完成的
public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory,
String libraryPath, ClassLoader parent) {
super(parent);
this.originalPath = dexPath;
this.pathList =
new DexPathList(this, dexPath, libraryPath, optimizedDirectory);
}
- dexPath：目标类所在的APK或jar文件的路径。类装载器将从该路径中寻找指定的目标类,该类必须是APK或jar的全路径.如果要包含多个路径,路径之间必须使用特定的分割符分隔,特定的分割符可以使用System.getProperty(“path.separtor”)获得。支持加载APK、DEX和JAR，也可以从SD卡进行加载。最终都是将dexPath路径上的文件ODEX优化到内部位置optimizedDirectory，然后，再进行加载的。
- optimizedDirectory： 缓存需要加载的dex文件，并创建一个DexFile对象，如果它为null，那么会直接使用dex文件原有的路径来创建DexFile对象。该参数就是制定的从Apk文件中解压出的dex 文件存放的路径。
- libPath：目标类中所使用的C/C++库存放的路径
- parent： 该装载器的父装载器。一般为当前执行类的装载器，例如在Android中以context.getClassLoader()作为父装载器。
DexClassLoader可以指定自己的optimizedDirectory，所以可以加载外部的dex，因为这个dex会被复制到内部路径的optimizedDirectory。而PathClassLoader没有optimizedDirectory，所以它只能加载内部的dex，这些大都是存在系统中已经安装过的apk里面的
所有的操作都是通过DexPathList实现的
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;
}
DexPathList
DexPathList中有个dexElements数组
private final Element[] dexElements;
this.dexElements =
makeDexElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory);
dexElements数组就是odex文件的集合。odex文件是 dexPath指向的原始dex(.apk,.zip,.jar等)文件在optimizedDirectory文件夹中生成相应的优化后的文件。如果不分包一般这个数组只有一个Element元素，也就只有一个DexFile文件
makeDexElements方法生成一个Element[] dexElements 数组。
if (name.endsWith(DEX_SUFFIX)) {
try {
dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory);
} catch (IOException ex) {
System.logE("Unable to load dex file: " + file, ex);
}
loadDexFile:
private static DexFile loadDexFile(File file, File optimizedDirectory)
throws IOException {
if (optimizedDirectory == null) {
return new DexFile(file);
} else {
String optimizedPath = optimizedPathFor(file, optimizedDirectory);
return DexFile.loadDex(file.getPath(), optimizedPath, 0);
}
}
DexFile最终是通过JNI调用native加载dex文件的。
加载class:
public Class findClass(String name) {
for (Element element : dexElements) {
DexFile dex = element.dexFile;
if (dex != null) {
Class clazz = dex.loadClassBinaryName(name, definingContext);
if (clazz != null) {
return clazz;
}
}
}
return null;
}
这里就出现了可以实现热修复和插件化的hook点。将 dex 文件放到 dexElements 数组前面，这样在加载 class 时，优先找到前面的 dex 文件，加载到 class 之后就不再寻找。从而原来的 apk 文件中同名的类就不会再使用，从而达到修复的目的。
public Class loadClassBinaryName(String name, ClassLoader loader) {
return defineClass(name, loader, mCookie);
}
private native static Class defineClass(String name, ClassLoader loader, int cookie);
标准JVM中，ClassLoader是用defineClass加载类的，而Android中defineClass被弃用了，改用了loadClass方法，而且加载类的过程也移动到了DexFile中，在DexFile中加载类的具体方法也叫defineClass，这也是为了维护代码可读性
Native library添加
插件中可能包含native library，为了插件能运行，Native library也需要加载。
DexPathList中有一个属性：
private final File[] nativeLibraryDirectories;
nativeLibraryDirectories就是nativeLibrary所在的文件夹数组，只需要把插件的nativeLibrary所在的文件夹通过反射添加进去就行了
整个实现过程
要加载插件中的类和native library, 当然得实现一个DexClassloader，通过这个DexClassloader去加载插件中的dex
创建classLoader:
直接new一个即可。初始化的参数：
dexPath：插件apk的文件的绝对路径
optimizedDirectory：dex文件夹的的绝对路径，可通过context.getDir("dex", Context.MODE_PRIVATE)获取
libraryPath： 存放native Library文件夹对应的路径，context.getDir("valibs",Context.MODE_PRIVATE)获取
parent：默认的ClassLoader，即context.getClassLoader()
将插件中的dex加入到dexElements中：
- 通过反射获取到默认的ClassLoader中的dexElements
- 反射获取到新classLoader中的dexElements
- 合并两个数组
- 反射将合并之后的数组赋值到默认ClassLoader中的pathList中
native Library操作类似。
这样操作之后默认的ClassLoader中已经有了插件中的dex和native Library，可以加载对应的类了。
