一、Java中的ClassLoader
1、继承关系
- ClassLoader是一个抽象类，其中定义了ClassLoader的主要功能。
- SecureClassLoader继承了抽象类ClassLoader，但SecureClassLoader并不是ClassLoader的实现类，而是拓展了ClassLoader类加入了权限方面的功能，加强了ClassLoader的安全性。
- URLClassLoader继承自SecureClassLoader，用来通过URl路径从jar文件和文件夹中加载类和资源。
- ExtClassLoader和AppClassLoader都继承自URLClassLoader，它们都是Launcher 的内部类，Launcher 是Java虚拟机的入口应用，ExtClassLoader和AppClassLoader都是在Launcher中进行初始化的。
二、Android中的ClassLoader
1、继承关系
- ClassLoader是一个抽象类，其中定义了ClassLoader的主要功能。BootClassLoader是它的内部类。
- SecureClassLoader继承了抽象类ClassLoader。SecureClassLoader并不是ClassLoader的实现类，而是拓展了ClassLoader类加入了权限方面的功能，加强了ClassLoader的安全性。
- URLClassLoader类继承自SecureClassLoader，用来通过URl路径从jar文件和文件夹中加载类和资源。
- InMemoryDexClassLoader是Android8.0新增的类加载器，继承自BaseDexClassLoader，用于加载内存中的dex文件。
- BaseDexClassLoader继承自ClassLoader，是抽象类ClassLoader的具体实现类，PathClassLoader和DexClassLoader都继承它。
2、作用和分类
（1）作用：
Android虚拟机运行的是Dex字节码（将Class文件合并优化生成的产物），ClassLoader用来加载dex文件。
（2）分类
分为系统类加载器和自定义类加载器。主要的系统类加载器：
- BootClassLoader
- PathClassLoader
- DexClassLoader
三、Android中ClassLoader源码分析
相关源码：
/dalvik/system
1、ClassLoader
(1)构造函数：
protected ClassLoader() {
this(checkCreateClassLoader(), getSystemClassLoader());
}
protected ClassLoader(ClassLoader parent) {
this(checkCreateClassLoader(), parent);
}
复制代码ClassLoader需要传入一个父ClassLoader，如果父ClassLoader不传的时候，通过 getSystemClassLoader方法，创建了一个PathClassLoader
public static ClassLoader getSystemClassLoader() {
return SystemClassLoader.loader;
}
static private class SystemClassLoader {
public static ClassLoader loader = ClassLoader.createSystemClassLoader();
}
private static ClassLoader createSystemClassLoader() {
String classPath = System.getProperty("java.class.path", ".");
String librarySearchPath = System.getProperty("java.library.path", "");
return new PathClassLoader(classPath, librarySearchPath, BootClassLoader.getInstance());
}
复制代码（2）loadClass方法：
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException {
// First, check if the class has already been loaded
//(1)先判断这个类是否被加载过
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
try {
//(2)如果没被加载，先让父加载器进行加载
if (parent != null) {
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// from the non-null parent class loader
}
//（3）如果父加载器加载失败，则自身进行加载
if (c == null) {
// If still not found, then invoke findClass in order
// to find the class.
c = findClass(name);
}
}
return c;
}
复制代码双亲委托机制：
（1）除了顶层的类加载器外，其他的类加载器都有自己的父类加载器，在加载类时首先判断这个类是否被加载过，如果已经加载则直接返回。
（2）如果未被加载过，则先尝试让父加载器进行加载，最终所有加载请求都会传递给顶层的加载器中。
（3）当父加载器发现未找到所需的类而无法完成加载请求时，子加载器的findClass方法中进行加载。
2、BaseDexClassLoader
（1）构造：
public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory,
String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
this(dexPath, librarySearchPath, parent, null, false);
}
public BaseDexClassLoader(String dexPath,
String librarySearchPath, ClassLoader parent, ClassLoader[] sharedLibraryLoaders,
boolean isTrusted) {
super(parent);
this.sharedLibraryLoaders = sharedLibraryLoaders == null
? null
: Arrays.copyOf(sharedLibraryLoaders, sharedLibraryLoaders.length);
this.pathList = new DexPathList(this, dexPath, librarySearchPath, null, isTrusted);
if (reporter != null) {
reportClassLoaderChain();
}
}
复制代码- dexPath:指目标类所在的APK或jar文件的路径，如果要包含多个路径,路径之间必须使用特定的分割符分隔,特定的分割符可以使用System.getProperty(“path.separtor”)获得。
- 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，一般情况下使用当前应用程序的私有路径：/data/data//...。
- librarySearchPath：指目标类中所使用的C/C++库存放的路径
- parent：父加载器。
（2）DexPathList
DexPathList中维护着一个Element数组，这个数组中Element元素就是Dex文件
#DexPathList
/*package*/ static class Element {
@UnsupportedAppUsage
private final File path;
/** Whether {@code path.isDirectory()}, or {@code null} if {@code path == null}. */
private final Boolean pathIsDirectory;
@UnsupportedAppUsage
private final DexFile dexFile;
private ClassPathURLStreamHandler urlHandler;
private boolean initialized;
@UnsupportedAppUsage
public Element(DexFile dexFile, File dexZipPath) {
if (dexFile == null && dexZipPath == null) {
throw new NullPointerException("Either dexFile or path must be non-null");
}
this.dexFile = dexFile;
this.path = dexZipPath;
// Do any I/O in the constructor so we don't have to do it elsewhere, eg. toString().
this.pathIsDirectory = (path == null) ? null : path.isDirectory();
}
public Element(DexFile dexFile) {
this(dexFile, null);
}
public Element(File path) {
this(null, path);
}
......
}
复制代码3、BootClassLoader
Android平台上所有ClassLoader的最终parent。Android系统启动时会使用BootClassLoader来预加载常用类。
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;
}
...
}
复制代码BootClassLoader的访问修饰符是默认的，只有在同一个包中才可以访问
4、PathClassLoader
public PathClassLoader(String dexPath, String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
super(dexPath, null, librarySearchPath, parent);
}
@libcore.api.CorePlatformApi
public PathClassLoader(
String dexPath, String librarySearchPath, ClassLoader parent,
ClassLoader[] sharedLibraryLoaders) {
super(dexPath, librarySearchPath, parent, sharedLibraryLoaders);
}
复制代码- 使用PathClassLoader来加载系统类和应用程序的类，通常用来加载已安装的apk的dex文件
- 构造函数没有optimizedDirectory，无法定义dex文件路径，该参数默认值为/data/dalvik-cache
5、DexClassLoader
public DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory,
String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
super(dexPath, null, librarySearchPath, parent);
}
复制代码DexClassLoader可以加载dex文件以及包含dex的压缩文件（apk和jar文件），在其父类BaseDexClassLoader里对".jar",".zip",".apk",".dex"后缀的文件最后都会生成一个对应的dex文件。
四、Android加载Class的过程
1、BaseDexClassLoader的findClass
@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
// First, check whether the class is present in our shared libraries.
if (sharedLibraryLoaders != null) {
for (ClassLoader loader : sharedLibraryLoaders) {
try {
return loader.loadClass(name);
} catch (ClassNotFoundException ignored) {
}
}
}
// Check whether the class in question is present in the dexPath that
// this classloader operates on.
List<Throwable> suppressedExceptions = new ArrayList<Throwable>();
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;
}
复制代码内部调用了DexPathList的findClass方法
#DexPathList
private Element[] dexElements;
......
public Class<?> findClass(String name, List<Throwable> 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;
}
public Class<?> findClass(String name, ClassLoader definingContext,
List<Throwable> suppressed) {
return dexFile != null ? dexFile.loadClassBinaryName(name, definingContext, suppressed)
: null;
}
复制代码DexPathList内部包含了一个DexFile的数组dexElements。类加载的过程，就是遍历这个数组调用了DexFile的loadClassBinaryName方法，最终调用native方法defineClassNative。