笔记:Android虚拟机编译机器码过程与ClassLoader分析

  • Android中的虚拟机

    • Dalvik(到4.4)

      jit机制即时编译 边编译成elf机器码文件 dex--->odex(优化后的dex文件)
      dexopt 对 dex 文件 进行 验证 和 优化的操作,其对 dex 文件的优化结果变成了 odex(Optimized dex) 文件,这个文件和 dex 文件很像,只是使用了一些优化操作码。

      原理:平时代码走解释器,但热点trace会执行JIT进行即时编译
      优点:占用内存少
      缺点:耗电(退出App下次启动还会重复编译),卡顿(JIT编译时)

    • ART(4.4起有该机制,5.0默认使用ART)

dex----------aot操作--------------->oat文件
5.0-6.0 安装时编译,所以安装时间会比较久 7.0及以上 安装时不编译 运行时将热点代码记录到trace文件里)
dexoat 在安装时对 dex 文件执行AOT 提前编译操作,编译为OAT(实际上是ELF文件)可执行
文件(机器码)。
原理: 在AOT模式下,App在安装过程时, 就会完成所有编译。
优点: 性能好
缺点: App安装时间长,占用存储空间多。
7.0开始
App在安装时不编译, 所以安装速度快。
在运行App时, 先走解释器, 然后热点函数会被识别,并被JIT进行编译, 存储在jit code cache, 并产生profile文件(记录热点函数信息)。
等手机进入charging和idle状态下, 系统会每隔一段时间扫描App目录下profile文件,并执行AOT编译(Google官方称之为profile-guided compilation)。
不论是jit编译的binary code, 还是AOT编译的binary code, 它们之间的性能差别不大, 因为它们使用同一个optimizing compiler进行编译。
优点: App安装速度快,占用存储少(只编译热点函数)。
缺点: 前几次运行会较慢, 只有用户操作得次数越多,jit 和AOT编译后, 性能才会跟上来。


image.png
  • ClassLoader

  • BootClassLoader :用于加载Android Framework层class文件。
  • PathClassLoader:用于Android应用程序类加载器。可以加载指定的dex,以及jar、zip、apk中的classes.dex。(PathClassLoader只能加载已安装的apk的dex,其实这说的应该是在dalvik虚拟机上)
  • DexClassLoader:用于加载指定的dex,以及jar、zip、apk中的classes.dex


    image.png

    双亲委托机制:
    找类时先有类里的parent成员去找 找到了直接返回 找不到再由自己去找
    好处:1.安全 避免篡改系统类 2.高效,避免重复加载

  • 看下classloader的找类过程
ClassLoader:
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
            // First, check if the class has already been loaded
            Class<?> c = findLoadedClass(name);//先从已加载的找
            if (c == null) {
                try {
                    if (parent != null) {
                        c = parent.loadClass(name, false);//父类先找
                    } 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;
    }
//自己找类
public class BaseDexClassLoader extends ClassLoader {

     protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        List<Throwable> suppressedExceptions = new ArrayList<Throwable>();
        Class c = pathList.findClass(name, suppressedExceptions);//通过DexPathList找
        if (c == null) {//找不到抛异常
            ClassNotFoundException cnfe = new ClassNotFoundException(
                    "Didn't find class \"" + name + "\" on path: " + pathList);
            for (Throwable t : suppressedExceptions) {
                cnfe.addSuppressed(t);
            }
            throw cnfe;
        }
        return c;
    }
......
}
DexPathList:
 public Class<?> findClass(String name, List<Throwable> suppressed) {
        for (Element element : dexElements) {
            Class<?> clazz = element.findClass(name, definingContext, suppressed);
            if (clazz != null) {
                return clazz;
            }
        }

        if (dexElementsSuppressedExceptions != null) {
            suppressed.addAll(Arrays.asList(dexElementsSuppressedExceptions));
        }
        return null;
    }

总结:基本流程就是 loadClass ——>先从已加载的map找——>找不到由parent成员先找——>找到返回 找不到由自己找——>自己如果dexpathlist来解析dex文件找类——>找不到抛异常 找到返回类
https://gitee.com/DaiMaZhiJia/VmClassLoader

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