Android插件化开发指南——类加载器

1. 前言

曾在JVM虚拟机知识点浅析总结中提到过在Java中的类加载器。我们知道Java中类的加载由类加载器完成，类加载器通常由JVM提供，这些类加载器也是前面所有程序运行的基础，JVM提供的这些类加载器通常被称为系统类加载器。除此之外，开发者可以通过继承ClassLoader基类来创建自己的类加载器。类加载器可以分为四类：

• 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）；主要负责加载 jre\lib\rt.jar 中的JDK文件。
• 扩展类加载器（Extension ClassLoader）；主要负责位于于jre\lib\ext目录下的Jar包的文件。
• 应用程序类加载器（Application ClassLoader）；负责从classpath环境变量中加载相关的类，应用程序类加载器是扩展类加载器的子类。默认情况下使用AppClassLoader装载应用程序的类。
• 自定义类加载器（User ClassLoader）；

它们之间的关系如图：

 我们知道不同于Java程序，在Android中使用dex文件来打包字节码文件。而Java中的ClassLoader加载的是jar文件，所以在Android中也有一套自己的类加载器。

2. Android类加载器

类似的，在Android中也可以分为系统类加载器和自定义类加载器两种。而系统类加载器同样有三种，分别是：

• BootClassLoader；系统启动时用于加载系统常用类，ClassLoader内部类；
• PathClassLoader；加载系统类和应用程序类，一般不建议开发者使用；
• DexClassLoader；加载dex文件及其包含dex文件的apk或者jar。也支持从SD卡进行加载，也就是说可以在应用为安装的情况下加载dex相关文件。

不妨看看这三种类加载器的继承结构图：

 在上面的继承结构中可以看出其实类加载器还是比较多的，这里我们关注于DexClassLoader这个类加载器，因为这个类加载器可以从外部加载apk、dex和jar。在AS中查看它的源码为：

package dalvik.system;

import java.io.File;

public class DexClassLoader extends BaseDexClassLoader {
    public DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory, String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
        super((String)null, (File)null, (String)null, (ClassLoader)null);
        throw new RuntimeException("Stub!");
    }
}

可以看到所属包为dalvik.system，并且其父类为BaseDexClassLoader。需要传入四个参数：

• dexPath：dex相关文件路径集合，多个路径用文件分隔符分隔，默认文件分隔符为":"；
• optimizedDirectory: 解压的dex文件存储路径，这个路径必须是一个内部存储路径，比如应用程序下的cache；
• librarySearchPath: 包含C/C++库的路径集合，多个路径用文件分隔符分隔，可以为null；
• parent：父加载器；

类似的，在Android中类加载器也遵循双亲委托机制，也就是在ClassLoader加载类的时候，都会优先委派它的父类parentLoader来加载这个类，沿着这个树一直向上查找，如果没有哪一个ClassLoader可以加载这个类，那么就会向下委托，直到自己去加载。这样做的意义是为了性能，每次加载都会消耗时间，但是如果父类已经加载过了，就可以直接拿来使用了。

比如定义一个简单的测试代码：

public class OtherActivity extends AppCompatActivity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_other);
        Log.e("TAG", "系统常用类String：" + String.class.getClassLoader().toString());
        Log.e("TAG", "应用程序自定义OtherActivity：" + OtherActivity.class.getClassLoader().toString());
        Log.e("TAG", "系统类Context：" + OtherActivity.this.getClassLoader().toString());
        Log.e("TAG", "系统常用类Context的ClassLoader的parent：" + getClassLoader().getParent().toString());
    }
}

结果为：

java.lang.BootClassLoader
dalvik.system.PathClassLoader
dalvik.system.PathClassLoader
java.lang.BootClassLoader

说明当前的Activity中直接使用getClassLoader获取到的是PathClassLoader，其父类为BootClassLoader。而对于系统常用的类的ClassLoader为BootClassLoader。这里还没有出现加载插件所需的DexClassLoader。因为前面介绍过这个类的构造方法，这里不妨来做个简单的案例。

首先准备一个dex或者apk文件，比如我这里新建一个模块，创建一个简单的Toast工具类：

然后将工程编译一下，切换项目视图为project，可以看见编译好的文件：

 

 然后上传这个文件到SD卡根目录中：

然后写测试方法：

 

public class OtherActivity extends AppCompatActivity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_other);


        File file = new File(Environment.getExternalStorageDirectory(), "plugin-debug.apk");
        DexClassLoader dexClassLoader = new DexClassLoader(
                file.getAbsolutePath(),
                getDir("cache_plugin", MODE_PRIVATE).getAbsolutePath(),
                null,
                getClassLoader()
        );
        try {
            Class aClass = dexClassLoader.loadClass("com.weizu.plugin.ToastUtils");
            Method showInfo = aClass.getMethod("showInfo", Context.class);
            showInfo.setAccessible(true);
            showInfo.invoke(aClass.newInstance(), OtherActivity.this);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

注意要给文件访问权限，测试结果：