0x01 前言
Android上所有的动态加载方案，包括热部署，热修复，插件化都是以ClassLoader作为基础来实现的。Java 代码都是写在 Class 里面的，程序运行在虚拟机上时，虚拟机需要把需要的 Class 加载进来才能创建实例对象并工作，而完成这一个加载工作的角色就是 ClassLoader。一个类在虚拟机上是如何被加载出来的？如何通过ClassLoader来实现动态加载？这是本次我们要探讨的
ClassLoader是java的一个重要概念，用于加载jar或者class文件，对于android而言，我们所编写的类的存在形式与表现形式都变成了dex，无论是DVM还是ART它们加载的不再是Class文件，而是dex文件。所以我们在学习ClassLoader的时候要区分开两者的异同点，比如java&android中ClassLoader的类型是不同的，但是都可以分为系统ClassLoader与自定义的ClassLoader，类加载时也同样都是通过双亲委托机制来实现的。
0x02 Android中的ClassLoader
Android系统ClassLoader主要有3种分别是BootClassLoader、PathClassLoader和DexClassLoader，这三者的关系分别是下面介个亚子的：
看看红色方框的类，我特别标记的，好好看，好好学~
BootClassLoader
class BootClassLoader extends ClassLoader {
private static BootClassLoader instance;
@FindBugsSuppressWarnings("DP_CREATE_CLASSLOADER_INSIDE_DO_PRIVILEGED")
public static synchronized BootClassLoader getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new BootClassLoader();
}
return instance;
}
...
}
ClassLoader的内部类，并继承自ClassLoader。Android系统启动时会使用BootClassLoader来预加载常用类，用java实现Framework层的字节码文件加载。感兴趣的可以参考一下BootClassLoader的源码ClassLoader.java
PathClassLoader
public class PathClassLoader extends BaseDexClassLoader {
public PathClassLoader(String dexPath, ClassLoader parent) {
super((String)null, (File)null, (String)null, (ClassLoader)null);
}
public PathClassLoader(String dexPath, String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
super((String)null, (File)null, (String)null, (ClassLoader)null);
}
}
PathClassLoader的实现都在BaseDexClassLoader 中，这里先按下不表，接着看DexClassLoader。
DexClassLoader
public class DexClassLoader extends BaseDexClassLoader {
public DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory, String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
super((String)null, (File)null, (String)null, (ClassLoader)null);
}
}
是不是感觉被耍了，但是！还是有点东西可以看一下的，就是构造函数的四个参数分别是什么意思，既然这两个东西的具体实现都在BaseDexClassLoader中，那肯定不同的点就是在构造方法里面了，细致，耐心，负责的来看待这几个鸡儿参数~
PathClassLoader的参数：
dexPath：dex文件以及包含dex的apk文件或jar文件的路径集合，多个路径用文件分隔符分隔，默认文件分隔符为‘：’。
librarySearchPath：所使用到的C/C++库存放的路径
parent：该ClassLoader所对应的父ClassLoader
DexClassLoader的构造参数：
optimizedDirectory：Android系统将dex文件进行优化后所生成的ODEX文件的存放路径，一般情况下使用当前应用程序的私有路径：/data/data/
其他与PathClassLoader相同~~
中场暂停强行解释一波
对于这个上面介绍的这两个ClassLoader的异同只存在于这个optimizedDirectory参数，PathClassLoader默认设置为null，是因为使用默认路径“/data/dalvik-cache”，这个目录是apk安装时候对dex包进行odex优化之后的存储目录，而DexClassLoader则可以通过这个参数指定ODEX优化文件的存放路径。那这个造成的区别就是PathClassLoader只可以用来加载已经安装完成的apk中的dex【odex】文件而DexClassLoader则可以用来加载没有安装的apk的dex文件。所以动态加载的核心就是DexClassLoader，我们可以用它来加载一个Dex（热修复），用它来加载一个未安装的apk中的dex（插件化），从而实现对本工程外其他类的加载。
通过网上其他小伙伴进行的ClassLoader日志输出验证，PathClassLoader的parent为BootClassLoader，同时还验证了应用程序的ClassLoader为PathClassLoader，FrameWork层的ClassLoader为BootClassLoader。这个很重要，好好看，好好学~
BaseDexClassLoader
接着上面说的，这个ClassLoader也是直接继承于ClassLoader，并且上面提到的PathClassLoader跟DexClassLoader的具体实现都是在他这，所以这个玩意才是boss，上源码BaseDexClassLoader.java，类的加载都是通过BaseDexClassLoader#findClass来实现的，视察一下代码片段~
@Override
protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
List suppressedExceptions = new ArrayList();
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;
}
这个pathList，emmm..很重要，这个东西，看看是什么
private final DexPathList pathList;
public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory,
String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
super(parent);
this.pathList = new DexPathList(this, dexPath, librarySearchPath, null);
if (reporter != null) {
reporter.report(this.pathList.getDexPaths());
}
}
这个pathList，是一个DexPathList的类型的变量并且在BaseDexClassLoader的构造方法里面就给他*出来了，我这里找到了源码DexPathList.java，大家可以看一下，当然不看也没什么关系，毕竟很多事情我们只要宏观把控就行了，大家都很忙，看看代码片段就完事了~
/**
* List of dex/resource (class path) elements.
* Should be called pathElements, but the Facebook app uses reflection
* to modify 'dexElements' (http://b/7726934).
*/
private Element[] dexElements;//Dex文件包装类组成的数组
对于DexPathList里面这个私有变量，解释一下，上面说到我们有个目录，目录里面有n个dex，这些dex是怎么来的呢？就是你apk安装的时候经过优化生成在这个目录下的。那这个东东做的事，就是把你这个dex再经过一次处理，生成为一个DexFile数据结构，然后组成为一个数组放在他自己dexElements里面。那这么猥琐的做法是为什么呢？
来看看它怎么造作这批dex文件的~
private static Element[] makeDexElements(List files, File optimizedDirectory,
List suppressedExceptions, ClassLoader loader) {
Element[] elements = new Element[files.size()];
int elementsPos = 0;
/*
* 遍历所有的dex文件
*/
for (File file : files) {
if (file.isDirectory()) { //判断file是否为文件夹
elements[elementsPos++] = new Element(file);
} else if (file.isFile()) { //判断file是否为文件
//获取文件名称
String name = file.getName();
//判断文件名称是否以“.dex”结尾
if (name.endsWith(DEX_SUFFIX)) {
// Raw dex file (not inside a zip/jar).
try {
//将dex文件转换为DexFile对象
DexFile dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory, loader, elements);
if (dex != null) {
//创建Element对象，将DexFile对象作为参数传入，
//并将该Element对象添加到elements数组中
elements[elementsPos++] = new Element(dex, null);
}
} catch (IOException suppressed) {
System.logE("Unable to load dex file: " + file, suppressed);
suppressedExceptions.add(suppressed);
}
} else {
DexFile dex = null;
try {
dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory, loader, elements);
} 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);
}
if (dex == null) {
elements[elementsPos++] = new Element(file);
} else {
elements[elementsPos++] = new Element(dex, file);
}
}
} else {
System.logW("ClassLoader referenced unknown path: " + file);
}
}
if (elementsPos != elements.length) {
elements = Arrays.copyOf(elements, elementsPos);
}
return elements;
}
makeDexElements方法的主要作用为：遍历指定路径下的所有文件，将其中的.dex文件转换成DexFile对象，最终存储到elements数组中。这个造作的过程对我们执行findClass有什么关联，最后你所需要的类是怎么被load出来的，接着回到findClass这个方法
public Class findClass(String name, List 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;
}
DexPathList：老子要给你生成类用的呀！emmmm..... 他findClass的时候要遍历一下这个DexFile数组，看看类存在于哪个dex包装体，给他造出来就完事了。你看看最后我element的findClass方法吧！
public Class findClass(String name, ClassLoader definingContext,
List suppressed) {
return dexFile != null ? dexFile.loadClassBinaryName(name, definingContext, suppressed)
: null;
}
public Class loadClassBinaryName(String name, ClassLoader loader, List suppressed) {
return defineClass(name, loader, mCookie, this, suppressed);
}
...
private static Class defineClass(String name, ClassLoader loader, Object cookie,
DexFile dexFile, List 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;
}
...
private static native Class defineClassNative(String name, ClassLoader loader, Object cookie,
DexFile dexFile)
搞了很久，写的我好累，终于到了native方法进行类加载的代码，那我们接下来看看native方法defineClassNative做了什么东西~