Android BaseDexClassLoader源码阅读

前言

Java的类加载使用父类加载机制，Android开发采用的同样是Java语言，不过它并没有采用JVM实现的ClassLoader类，Android内部使用的是BaseDexClassLoader、PathClassLoader、DexClassLoader三个类加载器实现从DEX文件中读取类数据，其中PathClassLoader和DexClassLoader都是继承自BaseDexClassLoader实现，这里就分析一下它的实现代码。

Android ClassLoader源码

从前面的Java类委托机制直到ClassLoader的findClass方法就是在父类加载器无法加载的时候自己加载类的实现，在findClass方法里会将加载类的工作委托给DexPathList类实现。

public class BaseDexClassLoader extends ClassLoader {
    // 需要加载的dex列表
    private final DexPathList pathList;
    // dexPath要加载的dex文件所在的路径，optimizedDirectory是odex将dexPath
    // 处dex优化后输出到的路径，这个路径必须是手机内部路劲，libraryPath是需要
    // 加载的C/C++库路径，parent是父类加载器对象
    public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory,
            String libraryPath, ClassLoader parent) {
        super(parent);
        this.pathList = new DexPathList(this, dexPath, libraryPath, optimizedDirectory);
    }

    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        List<Throwable> suppressedExceptions = new ArrayList<Throwable>();
        // 使用pathList对象查找name类
        Class c = pathList.findClass(name, suppressedExceptions);
        return c;
    }
}

接着查看DexPathList的实现代码，在内部会根据类加载器加载路径查找dex文件，然后将它们解析成Element对象，Element对象代表的时dex文件或资源文件，它里面保存了文件对象。

// Element类代表dex文件或资源文件的路径元素
/*package*/ static class Element {
    private final File file;
    private final boolean isDirectory;
    private final File zip;
    private final DexFile dexFile;

    private ZipFile zipFile;
    private boolean initialized;

    // file文件，是否是目录，zip文件通常都是apk或jar文件，dexFile就是.dex文件
    public Element(File file, boolean isDirectory, File zip, DexFile dexFile) {
        this.file = file;
        this.isDirectory = isDirectory;
        this.zip = zip;
        this.dexFile = dexFile;
    }
}

在DexPathList类构造的时候会首先将dexPath变量内容分隔成多个文件路径，并且根据路径查找Android中的dex和资源文件，将它们解析后存放到Element数组中。

/*package*/ final class DexPathList {
    private static final String DEX_SUFFIX = ".dex";
    private final ClassLoader definingContext;
    // 
    private final Element[] dexElements;
    // 本地库目录
    private final File[] nativeLibraryDirectories;

    public DexPathList(ClassLoader definingContext, String dexPath,
            String libraryPath, File optimizedDirectory) {
        // 当前类加载器的父类加载器
        this.definingContext = definingContext;
        ArrayList<IOException> suppressedExceptions = new ArrayList<IOException>();
        // 根据输入的dexPath创建dex元素对象
        this.dexElements = makeDexElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory,
                                           suppressedExceptions);
        if (suppressedExceptions.size() > 0) {
            this.dexElementsSuppressedExceptions =
                suppressedExceptions.toArray(new IOException[suppressedExceptions.size()]);
        } else {
            dexElementsSuppressedExceptions = null;
        }
        this.nativeLibraryDirectories = splitLibraryPath(libraryPath);
    }
}

makeDexElements就是把前面dexPath里面解析到的路径下的文件全部遍历一遍，如果是dex文件或apk和jar文件就会查找它们内部的dex文件，将所有这些dex文件都加入到Element数组中，完成加载路径下面的所有dex解析。

private static Element[] makeDexElements(ArrayList<File> files, File optimizedDirectory,
                                         ArrayList<IOException> suppressedExceptions) {
    ArrayList<Element> elements = new ArrayList<Element>();
    // 所有从dexPath找到的文件
    for (File file : files) {
        File zip = null;
        DexFile dex = null;
        String name = file.getName();
        // 如果是文件夹，就直接将路径添加到Element中
        if (file.isDirectory()) {
            elements.add(new Element(file, true, null, null));
        } else if (file.isFile()){
            // 如果是文件且文件名以.dex结束
            if (name.endsWith(DEX_SUFFIX)) {
                try {
                    // 直接从.dex文件生成DexFile对象
                    dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory);
                } catch (IOException ex) {
                    System.logE("Unable to load dex file: " + file, ex);
                }
            } else {
                zip = file;

                try {
                    // 从APK/JAR文件中读取dex文件
                    dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory);
                } catch (IOException suppressed) {
                    suppressedExceptions.add(suppressed);
                }
            }
        } else {
            System.logW("ClassLoader referenced unknown path: " + file);
        }

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

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

在findClass方法里查找名称为name的类时只需要遍历Element数组找是dexFile就直接调用DexFile.loadClassBinaryName方法，这个方法能够从dex文件数据中生成Class对象。

// 加载名字为name的class对象
public Class findClass(String name, List<Throwable> suppressed) {
    // 遍历从dexPath查询到的dex和资源Element
    for (Element element : dexElements) {
        DexFile dex = element.dexFile;
        // 如果当前的Element是dex文件元素
        if (dex != null) {
            // 使用DexFile.loadClassBinaryName加载类
            Class clazz = dex.loadClassBinaryName(name, definingContext, suppressed);
            if (clazz != null) {
                return clazz;
            }
        }
    }
    if (dexElementsSuppressedExceptions != null) {
        suppressed.addAll(Arrays.asList(dexElementsSuppressedExceptions));
    }
    return null;
}

总结

BaseDexClassLoader在构造的时候会先将dexPath使用“：”分隔开，然后遍历每个路径下面的所有文件，查找到.dex文件.apk.jar类型的文件并将它们保存在Element数组中，当程序需要加载类的时候会直接遍历所有的Element对象，查找到和dex文件相关的Element就直接加载数据生成Class对象。