作者：郭嘉
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在介绍Android的类加载机制之前，我们需要先了解一下Java的类加载机制。
【Java 安全技术探索之路系列：J2SE安全架构】之五：类加载器
一 Dalvik虚拟机与Java虚拟机
Dalvik虚拟机如同其他Java虚拟机一样，在运行程序时首先需要将对应的类加载到内存中。而在Java标准的虚拟机中，类加载可以从class文件中读取，也可以是其他形式的二进制流。因此，我们常常利用这一点，在程序运行时手动加载Class，从而达到代码动态加载执行的目的。
然而Dalvik虚拟机毕竟不算是标准的Java虚拟机，因此在类加载机制上，它们有相同的地方，也有不同之处。我们必须区别对待。例如，在使用标准Java虚拟机时，我们经常自定义继承自ClassLoader的类加载器。然后通过defineClass方法来从一个二进制流中加载Class。然而，这在Android里是行不通的，
二 Android类加载器
Android的类加载器主要有两个PathClassLoader和DexClassLoader，其中PathClassLoader是默认的类加载器，下面我们就来说说两者的区别与联系。
- PathClassLoader：支持加载DEX或者已经安装的APK（因为存在缓存的DEX）。
- DexClassLoader：支持加载APK、DEX和JAR。
DexClassLoader和PathClassLoader都属于符合双亲委派模型的类加载器（因为它们没有重载loadClass方法）。也就是说，它们在加载一个类之前，回去检查自己以及自己以上的类加载器是否已经加载了这个类。如果已经加载过了，就会直接将之返回，而不会重复加载。
无论是PathClassLoader还是DexClassLoader都是继承于BaseClassLoader，那么我们就先来看一下BaseCLassLoader的实现。
2.1 BaseClassLoader
【android-21】BaseDexClassLoader的源码如下所示：
package dalvik.system;
import java.io.File;
import java.net.URL;
import java.util.Enumeration;
public class BaseDexClassLoader
extends ClassLoader
{
public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory, String libraryPath, ClassLoader parent)
{
throw new RuntimeException("Stub!");
}
protected Class<?> findClass(String name)
throws ClassNotFoundException
{
throw new RuntimeException("Stub!");
}
protected URL findResource(String name)
{
throw new RuntimeException("Stub!");
}
protected Enumeration<URL> findResources(String name)
{
throw new RuntimeException("Stub!");
}
public String findLibrary(String name)
{
throw new RuntimeException("Stub!");
}
protected synchronized Package getPackage(String name)
{
throw new RuntimeException("Stub!");
}
public String toString()
{
throw new RuntimeException("Stub!");
}
}
2.2 PathClassLoader
【android-21】PathClassLoader的源码如下所示：
package dalvik.system;
import java.io.File;
public class PathClassLoader
extends BaseDexClassLoader
{
public PathClassLoader(String dexPath, ClassLoader parent)
{
super((String)null, (File)null, (String)null, (ClassLoader)null);throw new RuntimeException("Stub!");
}
public PathClassLoader(String dexPath, String libraryPath, ClassLoader parent)
{
super((String)null, (File)null, (String)null, (ClassLoader)null);throw new RuntimeException("Stub!");
}
}从源码可以看出，PathClassLoader有两个构造函数，函数中的参数含义如下所示:
- String dexPath：加载APK、DEX和JAR的路径。
- String libraryPath：加载DEX的时候需要用到的lib库，libraryPath一般包括/vendor/lib和/system/lib。
- ClassLoader parent：DEXClassLoader指定的父类加载器
PathClassLoader
2.3 DexClassLoader
【android-21】DexClassLoader的源码如下所示：
package dalvik.system;
import java.io.File;
public class DexClassLoader
extends BaseDexClassLoader
{
public DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory, String libraryPath, ClassLoader parent)
{
super((String)null, (File)null, (String)null, (ClassLoader)null);throw new RuntimeException("Stub!");
}
}从源码可以看出，DexClassLoader只有一个构造函数，该函数中的参数含义如下所示:
- String dexPath：加载APK、DEX和JAR的路径。
- String optimizedDirectory：是DEX的输出路径。
- String libraryPath：加载DEX的时候需要用到的lib库，libraryPath一般包括/vendor/lib和/system/lib。
- ClassLoader parent：DEXClassLoader指定的父类加载器
大家可以发现DexClassLoader的构造函数比PathClassLoader多了一个String optimizedDirectory参数，这是因为PathClassLoader是加载/data/app中的APK，而这部分的APK都会解压释放dex到指定的目录。
2.4 DexFile
DexClassLoader和PathClassLoader其实都是通过DexFile这个类来实现类加载的。这里需要顺便提一下的是，Dalvik虚拟机识别的是dex文件，而不是class文件。因此，我们供类加载的文件也只能是dex文件，或者包含有dex文件的.apk或.jar文件。
也许有人想到，既然DexFile可以直接加载类，那么我们为什么还要使用ClassLoader的子类呢？DexFile在加载类时，具体是调用成员方法loadClass或者loadClassBinaryName。其中loadClassBinaryName需要将包含包名的类名中的”.”转换为”/”。我们看一下loadClass代码就清楚了。
【android-21】DexFile源码如下所示：
package dalvik.system;
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.util.Enumeration;
public final class DexFile
{
public DexFile(File file)
throws IOException
{
throw new RuntimeException("Stub!");
}
public DexFile(String fileName)
throws IOException
{
throw new RuntimeException("Stub!");
}
public static DexFile loadDex(String sourcePathName, String outputPathName, int flags)
throws IOException
{
throw new RuntimeException("Stub!");
}
public String getName()
{
throw new RuntimeException("Stub!");
}
public String toString()
{
throw new RuntimeException("Stub!");
}
public void close()
throws IOException
{
throw new RuntimeException("Stub!");
}
public Class loadClass(String name, ClassLoader loader)
{
throw new RuntimeException("Stub!");
}
public Enumeration<String> entries()
{
throw new RuntimeException("Stub!");
}
protected void finalize()
throws Throwable
{
throw new RuntimeException("Stub!");
}
public static native boolean isDexOptNeeded(String paramString)
throws FileNotFoundException, IOException;
}
三 Android类加载机制
3.1类加载器结构
3.1.1 系统类加载器
举例
Context.class.getClassLoader();上述代码得到的结果表明系统类的加载器是BootClassLoader。
ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent();上述代码表明系统加载器的父类加载器还是
3.2.2 应用程序加载器
举例
getClassLoader();上述代码得到的结果表明应用程序的加载器是PathClassLoader
getClassLoader().getParent();上述代码得到的结果表明应用程序的家在启动饿父类加载器是BootClassLoader。
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