Android中的ClassLoader(PathClassLoader和DexClassLoder)

最近在研究插件動態(tài)加載,記錄一下其中ClassLoader部分的內(nèi)容.

Android中的ClassLoader與Java有些不同迅箩,Android中ClassLoader加載的是dex文件塌忽,而Java中加載的是jar文件.相同的是兩者都采用了雙親委派模型.ClassLoaderloadClass函數(shù)體現(xiàn)了這個模型:

protected Class<?> loadClass(String className, boolean resolve) 
    throws ClassNotFoundException {
    Class<?> clazz = findLoadedClass(className);// 首先檢查Class是否已經(jīng)加載過
    if (clazz == null) {
        ClassNotFoundException suppressed = null;
        try {
            clazz = parent.loadClass(className, false);//嘗試使用parent ClassLoader去加載Class
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            suppressed = e;
        }

        if (clazz == null) {
            try {
                clazz = findClass(className);// 如果加載不成功仆救,調(diào)用findClass函數(shù)來獲取class對象.
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                e.addSuppressed(suppressed);
                throw e;
            }
        }
    }
    return clazz;
}

其中findClass()為protected拯杠,直接拋出異常翅萤,需要子類來實(shí)現(xiàn)具體的find過程.Android中ClassLoader的子類是BaseDexClassLoder,同時(shí)有PathClassLoaderDexClassLoder兩個類直接繼承自BaseDexClassLoder.

public class DexClassLoader extends BaseDexClassLoader {
    public DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory,
            String libraryPath, ClassLoader parent) {
        super(dexPath, new File(optimizedDirectory), libraryPath, parent);
    }
}
public class PathClassLoader extends BaseDexClassLoader {
    public PathClassLoader(String dexPath, ClassLoader parent) {
        super(dexPath, null, null, parent);
    }
    public PathClassLoader(String dexPath, String libraryPath,
            ClassLoader parent) {
        super(dexPath, null, libraryPath, parent);
    }
}
public class BaseDexClassLoader extends ClassLoader{
    /**
     * Constructs an instance.
     *
     * @param dexPath the list of jar/apk files containing classes and
     * resources, delimited by {@code File.pathSeparator}, which
     * defaults to {@code ":"} on Android
     * @param optimizedDirectory directory where optimized dex files
     * should be written; may be {@code null}
     * @param libraryPath the list of directories containing native
     * libraries, delimited by {@code File.pathSeparator}; may be
     * {@code null}
     * @param parent the parent class loader
     */
    public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory,
            String libraryPath, ClassLoader parent) {
        super(parent);
        this.originalPath = dexPath;
        this.pathList =
            new DexPathList(this, dexPath, libraryPath, optimizedDirectory);
    }
    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        Class clazz = pathList.findClass(name);
        if (clazz == null) {
            throw new ClassNotFoundException(name);
        }
        return clazz;
    }
    //more code
}

DexClassLoaderPathClassLoader都直接調(diào)用BaseDexClassLoader的構(gòu)造函數(shù)其骄,區(qū)別是傳入的參數(shù)不一樣河泳,PathClassLoader的super調(diào)用中,傳入的optimizedDirectory一直為null.BaseDexClassLoder的構(gòu)造函數(shù)使用入?yún)⒌娜齻€路徑構(gòu)造了一個DexPathList對象.同時(shí)findClass()直接使用DexPathListfindClass()函數(shù).看一下DexPathList的源碼:

/*package*/ final class DexPathList {
    /** list of dex/resource (class path) elements */
    private final Element[] dexElements;

    public DexPathList(ClassLoader definingContext, String dexPath,
            String libraryPath, File optimizedDirectory) {
        // some error checking
        this.definingContext = definingContext;
        this.dexElements =
            makeDexElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory);
        this.nativeLibraryDirectories = splitLibraryPath(libraryPath);
    }
    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;
    }
    /*package*/ static class Element {
        public final File file;
        public final ZipFile zipFile;
        public final DexFile dexFile;
    }
}

DexPathList的構(gòu)造函數(shù)將傳入的路徑轉(zhuǎn)化為Element數(shù)組年栓,findClass()中遍歷Element中的DexFile來加載Class拆挥,看一下Element數(shù)組的生成過程:

/**
 * Makes an array of dex/resource path elements, one per element of
 * the given array.
 */
private static Element[] makeDexElements(ArrayList<File> files,
        File optimizedDirectory) {
    ArrayList<Element> elements = new ArrayList<Element>();
    for (File file : files) {
        ZipFile zip = null;
        DexFile dex = null;
        String name = file.getName();
        if (name.endsWith(DEX_SUFFIX)) { // 文件后綴為.dex
            try {
                dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory);//1.加載dex文件
            } catch (IOException ex) {
                System.logE("Unable to load dex file: " + file, ex);
            }
        } else if (name.endsWith(APK_SUFFIX) || name.endsWith(JAR_SUFFIX)
                || name.endsWith(ZIP_SUFFIX)) {// 文件為壓縮包
            try {
                zip = new ZipFile(file);//構(gòu)造zip對象
            } catch (IOException ex) {
                System.logE("Unable to open zip file: " + file, ex);
            }
            try {
                dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory);//2.加載dex文件
            } catch (IOException ignored) {
                 // 如果壓縮文件中沒有dex文件,拋出這個異常某抓,可以直接無視
            }
        } else {
            System.logW("Unknown file type for: " + file);
        }
        if ((zip != null) || (dex != null)) {//如果同時(shí)有zip和dex文件纸兔,就構(gòu)造對應(yīng)的Element
            elements.add(new Element(file, zip, dex)); 
        }
    }
    return elements.toArray(new Element[elements.size()]);
}

調(diào)用了兩次loadDexFile()來生成dex對象,第一次的file為dex文件否副,第二次的file是壓縮文件(zip,jar,apk).看一下對應(yīng)的代碼:

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);
    }
}

根據(jù)optimizedDirectory是否為null調(diào)用不同的方法來構(gòu)造DexFile.這兩種構(gòu)造方法最后都會調(diào)用openDexFile()這個native函數(shù).其中outputName就是optimizedDirectory.回到前面看汉矿,PathClassLoaderDexClassLoader的區(qū)別是optimizedDirectory是否為null,對應(yīng)openDexFile()outputName是否為null.

// java code
native private static int openDexFile(String sourceName, String outputName,
    int flags) throws IOException;

// native code
static void Dalvik_dalvik_system_DexFile_openDexFile(const u4* args,
    JValue* pResult)
{
    // ....
    if (hasDexExtension(sourceName)
            && dvmRawDexFileOpen(sourceName, outputName, &pRawDexFile, false) == 0) {
        ALOGV("Opening DEX file '%s' (DEX)", sourceName);
        pDexOrJar = (DexOrJar*) malloc(sizeof(DexOrJar));
        pDexOrJar->isDex = true;
        pDexOrJar->pRawDexFile = pRawDexFile;
        pDexOrJar->pDexMemory = NULL;
    } else if (dvmJarFileOpen(sourceName, outputName, &pJarFile, false) == 0) {
        ALOGV("Opening DEX file '%s' (Jar)", sourceName);
        pDexOrJar = (DexOrJar*) malloc(sizeof(DexOrJar));
        pDexOrJar->isDex = false;
        pDexOrJar->pJarFile = pJarFile;
        pDexOrJar->pDexMemory = NULL;
    } else {
        ALOGV("Unable to open DEX file '%s'", sourceName);
        dvmThrowIOException("unable to open DEX file");
    }
    //....
}

加載dex文件的過程在dvmRawDexFileOpen()dvmJarFileOpen()方法中完成.看一下dvmJarFileOpen()的代碼:

int dvmJarFileOpen(const char* fileName, const char* odexOutputName,
    JarFile** ppJarFile, bool isBootstrap)
{
tryArchive:
        entry = dexZipFindEntry(&archive, kDexInJarName);
        if (entry != NULL) {
            if (odexOutputName == NULL) {
                cachedName = dexOptGenerateCacheFileName(fileName,
                                kDexInJarName);
                if (cachedName == NULL)
                    goto bail;
            } else {
                cachedName = strdup(odexOutputName);
            }
        }
bail:
        /* clean up, closing the open file */
        if (archiveOpen && result != 0)
            dexZipCloseArchive(&archive);
        free(cachedName);
        if (fd >= 0) {
            if (locked)
                (void) dvmUnlockCachedDexFile(fd);
            close(fd);
        }
        return result;
    }

odexOutputNamenull的情況下,會直接返回一個ERROR备禀,表示加載失敗洲拇。

所以PathClassLoader只能加載dex格式的文件,而DexClassLoader可以加載dex文件曲尸,對于apk等壓縮文件赋续,加載過程會將壓縮文件中的class.dex解壓到optimizedDirectory目錄中進(jìn)行加載。

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