2018-12-25 Android类加载器

前言

关于先参考java的类加载器
https://www.jianshu.com/p/71949a006ae9

android的类加载器有两种

Android系统中有两个类加载器分别为PathClassLoader和DexclassLoader。
PathClassLoader和DexClassLoader都是继承与BaseDexClassLoader
BaseDexClassLoader继承与ClassLoader。

android的两个类加载器有什么区别吗

我们知道要想自定义加载器首先需要重写findClass方法
ClassLoader:

protected Class<?> loadClass(String className, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
        Class<?> clazz = findLoadedClass(className);

        if (clazz == null) {
            ClassNotFoundException suppressed = null;
            try {
                clazz = parent.loadClass(className, false);
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                suppressed = e;
            }

            if (clazz == null) {
                try {
                    clazz = findClass(className);
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    e.addSuppressed(suppressed);
                    throw e;
                }
            }
        }

        return clazz;
    }

    protected Class<?> findClass(String className) throws ClassNotFoundException {
        throw new ClassNotFoundException(className);
    }

可以看到会先从虚拟机里面找是否类已经被加载,如果没有,则从findClass中找,ClassLoader 屏蔽了findClass

BaseDexClassLoader里的findClass

    @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;
    }

可以看到这里调用了pathList的findClass

 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;
    }

好了,暂时分析到这里,回到正题,咱们来看一下PathClassLoader和DexClassLoader的不同

PathClassLoader:

public class PathClassLoader extends BaseDexClassLoader {

    public PathClassLoader(String dexPath, java.lang.ClassLoader parent) {
        super(dexPath, null, null, parent);
    }

    public PathClassLoader(String dexPath, String libraryPath,
            java.lang.ClassLoader parent) {
        super(dexPath, null, libraryPath, parent);
    }
}

PathClassLoader重写了两个构造方法,并没有进行其他额外的操作

DexClassLoader:

public class DexClassLoader extends BaseDexClassLoader {
    public DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory,
            String libraryPath, ClassLoader parent) {
        super(dexPath, new File(optimizedDirectory), libraryPath, parent);
    }
}

可以看出 PathClassLoader和DexClassLoader的区别就在于构造函数中optimizedDirectory这个参数。PathClassLoader中optimizedDirectory为null,DexClassLoader中为new File(optimizedDirectory)。

回到BaseDexClassLoader的构造函数

public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory,
            String libraryPath, ClassLoader parent) {
        super(parent);
        this.pathList = new DexPathList(this, dexPath, libraryPath, optimizedDirectory);
    }

dexPath:指定的是dex文件地址,多个地址可以用":"进行分隔
optimizedDirectory:制定输出dex优化后的odex文件,可以为null
libraryPath:动态库路径(将被添加到app动态库搜索路径列表中)
parent:制定父类加载器,以保证双亲委派机制从而实现每个类只加载一次。

DexPathList的构造方法

public DexPathList(java.lang.ClassLoader definingContext, String dexPath,
                       String libraryPath, File optimizedDirectory) {

        if (definingContext == null) {
            throw new NullPointerException("definingContext == null");
        }

        if (dexPath == null) {
            throw new NullPointerException("dexPath == null");
        }

        if (optimizedDirectory != null) {
            if (!optimizedDirectory.exists())  {
                throw new IllegalArgumentException(
                        "optimizedDirectory doesn't exist: "
                        + optimizedDirectory);
            }

            if (!(optimizedDirectory.canRead()
                            && optimizedDirectory.canWrite())) {
                throw new IllegalArgumentException(
                        "optimizedDirectory not readable/writable: "
                        + optimizedDirectory);
            }
        }

        this.definingContext = definingContext;

        ArrayList<IOException> suppressedExceptions = new ArrayList<IOException>();
        // save dexPath for BaseDexClassLoader
        this.dexElements = makePathElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory,
                                            suppressedExceptions);

        // This order was reversed prior to Gingerbread; see http://b/2933456.
        this.nativeLibraryDirectories = splitPaths(libraryPath, false);
        this.systemNativeLibraryDirectories =
                splitPaths(System.getProperty("java.library.path"), true);
        List<File> allNativeLibraryDirectories = new ArrayList<>(nativeLibraryDirectories);
        allNativeLibraryDirectories.addAll(systemNativeLibraryDirectories);

        this.nativeLibraryPathElements = makePathElements(allNativeLibraryDirectories, null,
                                                          suppressedExceptions);

        if (suppressedExceptions.size() > 0) {
            this.dexElementsSuppressedExceptions =
                suppressedExceptions.toArray(new IOException[suppressedExceptions.size()]);
        } else {
            dexElementsSuppressedExceptions = null;
        }
    }

最终会跳到makePathElements,这个方法最终返回一个Element数组

   private static Element[] makePathElements(List<File> files, File optimizedDirectory,
                                              List<IOException> suppressedExceptions) {
        List<Element> elements = new ArrayList<>();
        /*
         * Open all files and load the (direct or contained) dex files
         * up front.
         */
        for (File file : files) {
            File zip = null;
            File dir = new File("");
            DexFile dex = null;
            String path = file.getPath();
            String name = file.getName();

            if (path.contains(zipSeparator)) {
                String split[] = path.split(zipSeparator, 2);
                zip = new File(split[0]);
                dir = new File(split[1]);
            } else if (file.isDirectory()) {
                // We support directories for looking up resources and native libraries.
                // Looking up resources in directories is useful for running libcore tests.
                elements.add(new Element(file, true, null, null));
            } else if (file.isFile()) {
                if (name.endsWith(DEX_SUFFIX)) {
                    // Raw dex file (not inside a zip/jar).
                    try {
                        dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory);
                    } catch (IOException ex) {
                        System.logE("Unable to load dex file: " + file, ex);
                    }
                } else {
                    zip = file;

                    try {
                        dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory);
                    } catch (IOException suppressed) {
                        /*
                         * IOException might get thrown "legitimately" by the DexFile constructor if
                         * the zip file turns out to be resource-only (that is, no classes.dex file
                         * in it).
                         * Let dex == null and hang on to the exception to add to the tea-leaves for
                         * when findClass returns null.
                         */
                        suppressedExceptions.add(suppressed);
                    }
                }
            } else {
                System.logW("ClassLoader referenced unknown path: " + file);
            }

            if ((zip != null) || (dex != null)) {
                elements.add(new Element(dir, false, zip, dex));
            }
        }

        return elements.toArray(new Element[elements.size()]);
    }

最终我们跟踪到DexFile的构造方法

  /**
     * Opens a DEX file from a given filename, using a specified file
     * to hold the optimized data.
     *
     * @param sourceName
     *  Jar or APK file with "classes.dex".
     * @param outputName
     *  File that will hold the optimized form of the DEX data.
     * @param flags
     *  Enable optional features.
     */
    private DexFile(String sourceName, String outputName, int flags) throws IOException {
        if (outputName != null) {
            try {
                String parent = new File(outputName).getParent();
                if (Libcore.os.getuid() != Libcore.os.stat(parent).st_uid) {
                    throw new IllegalArgumentException("Optimized data directory " + parent
                            + " is not owned by the current user. Shared storage cannot protect"
                            + " your application from code injection attacks.");
                }
            } catch (ErrnoException ignored) {
                // assume we'll fail with a more contextual error later
            }
        }

        mCookie = openDexFile(sourceName, outputName, flags);
        mFileName = sourceName;
        guard.open("close");
        //System.out.println("DEX FILE cookie is " + mCookie + " sourceName=" + sourceName + " outputName=" + outputName);
    }

从注释当中就可以看到new DexFile(file)的dex输出路径只能为/data/dalvik-cache,而DexFile.loadDex()的dex输出路径为自己输入的optimizedDirectory路径。

总结:
DexClassLoader:能够加载自定义的jar/apk/dex
PathClassLoader:只能加载系统中已经安装过的apk
所以Android系统默认的类加载器为PathClassLoader,而DexClassLoader可以像JVM的ClassLoader一样提供动态加载。

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