Java源碼解析之ClassLoader
一個完整的Java應用程序，當程序在運行時，即會調用該程序的一個入口函數來調用系統的相關功能，而這些功能都被封裝在不同的class文件當中，所以經常要從這個class文件中要調用另外一個class文件中的方法，如果另外一個文件不存在的，則會引發系統異常。而程序在啟動的時候，并不會一次性加載程序所要用的所有class文件，而是根據程序的需要，通過Java的類加載機制（ClassLoader）來動態加載某個class文件到內存當中的，從而只有class文件被載入到了內存之后，才能被其它class所引用。所以ClassLoader就是用來動態加載class文件到內存當中用的。
Android平臺上虛擬機運行的是Dex字節碼,一種對class文件優化的產物,傳統Class文件是一個Java源碼文件會生成一個.class文件，而Android是把所有Class文件進行合并，優化，然后生成一個最終的class.dex,目的是把不同class文件重復的東西只需保留一份,如果我們的Android應用不進行分dex處理,最后一個應用的apk只會有一個dex文件。
二、java 中的 ClassLoaderBootstrapClassLoader負責加載 JVM 運行時的核心類，比如 JAVA_HOME/lib/rt.jar 等等
ExtensionClassLoader負責加載 JVM 的擴展類，比如 JAVA_HOME/lib/ext 下面的 jar 包
AppClassLoader負責加載 classpath 里的 jar 包和目錄
三、Android 中的 ClassLoaderBootClassLoader
負責 Android系統啟動時會使用BootClassLoader來預加載常用類，與Java中的Bootstrap ClassLoader不同的是，它并不是由C/C++代碼實現，而是由Java實現的。BootClassLoader是ClassLoader的一個內部類。PathClassLoader
負責加載已經安裝的Apk，也就是/data/app/package 下的apk文件，也可以加載/vendor/lib, /system/lib下的nativeLibrary
DexClassLoader
負責加載可以加載一個未安裝的apk文件。
四、雙親委派機制每一個 ClassLoader 中都有一個 parent 對象，代表的是父類加載器，在加載一個類的時候，會先使用父類加載器去加載，如果在父類加載器中沒有找到，自己再進行加載，如果 parent 為空，那么就用系統類加載器來加載。通過這樣的機制可以保證系統類都是由系統類加載器加載的。 下面是 ClassLoader 的 loadClass 方法的具體實現。
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)throws ClassNotFoundException { // First, check if the class has already been loaded Class<?> c = findLoadedClass(name); if (c == null) {try { if (parent != null) {// 先從父類加載器中進行加載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} if (c == null) { // 沒有找到，再自己加載 c = findClass(name);} } return c; }五、源碼分析
1.現在我們看下 BaseDexClassLoader 繼承自ClassLoader
public class BaseDexClassLoader extends ClassLoader{ ...//存放需要加載的dexListprivate final DexPathList pathList;/** * * @param dexPath 需要加載的dex文件所在的路徑 * @param optimizedDirectory Android系統將dex文件進行優化后所生成的ODEX文件的存放路徑，該路徑必須是一個內部存儲路徑。 * @param librarySearchPath 目標類所使用的c、c++庫存放的路徑 * @param parent 該加載器的父加載器，一般為當前執行類的加載器 */ public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory, String librarySearchPath, ClassLoader parent) {this(dexPath, optimizedDirectory, librarySearchPath, parent, false); } /** * * @param dexPath * @param optimizedDirectory * @param librarySearchPath * @param parent * @param isTrusted 是否已信任，關系到是否可調用隱藏API */ public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory, String librarySearchPath, ClassLoader parent, boolean isTrusted) {super(parent);this.pathList = new DexPathList(this, dexPath, librarySearchPath, null, isTrusted); ... } /** * * @param dexFiles 字節緩存數組的dex文件 * @param parent 該加載器的父加載器 */public BaseDexClassLoader(ByteBuffer[] dexFiles, ClassLoader parent) {// TODO We should support giving this a library search path maybe.super(parent);this.pathList = new DexPathList(this, dexFiles); }/** * 通過完整的類名尋找對應的類 * @param name 傳入一個完整的類名 * @return * @throws ClassNotFoundException */@Override protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {List<Throwable> suppressedExceptions = new ArrayList<Throwable>();//1 在pathList中尋找name對應的類Class c = pathList.findClass(name, suppressedExceptions);// 如果未找到此類，則拋出異常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; }}
PathClassLoader 和DexClassLoader: 繼承自BaseDexClassLoader
public class PathClassLoader extends BaseDexClassLoader { /** * * @param dexPath dex文件路徑集合 * @param parent 父加載器 */ public PathClassLoader(String dexPath, ClassLoader parent) {//調用父類BaseDexClassLoader 四參構造方法super(dexPath, null, null, parent); } /** * * @param dexPath dex文件路徑集合 * @param librarySearchPath 包含 C/C++庫的路徑集合，多個路徑用文件分隔符分隔分割，可以為null * @param parent 父加載器 */ public PathClassLoader(String dexPath, String librarySearchPath, ClassLoader parent) {//調用父類BaseDexClassLoader 四參構造方法super(dexPath, null, librarySearchPath, parent); }}
public class DexClassLoader extends BaseDexClassLoader { /** * * @param dexPath dex文件路徑集合，多個路徑用文件分隔符分隔，默認文件分隔符為':' * @param optimizedDirectory 解壓的dex文件存儲路徑，這個路徑必須是一個內部存儲路徑，一般情況下使用當前應用程序的私有路徑 * @param librarySearchPath 包含 C/C++ 庫的路徑集合，多個路徑用文件分隔符分隔分割，可以為null * @param parent 父加載器 */ public DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory, String librarySearchPath, ClassLoader parent) {// 調用父類BaseDexClassLoader 四參構造方法，在API26以上，librarySearchPath參數已棄用，使用此方法super(dexPath, null, librarySearchPath, parent);// API26及以下使用此方法// super(dexPath, new File(optimizedDirectory), librarySearchPath, parent); }}
我們看1 處 pathList 的 findClass 是如何查找的
/*package*/ final class DexPathList { private static final String DEX_SUFFIX = '.dex'; private static final String zipSeparator = '!/'; private final ClassLoader definingContext; // dex/resource 存放dex的數組 private Element[] dexElements; // 存放本地庫文件的列表 private final List<File> nativeLibraryDirectories; // 存放系統本地庫文件的列表 private final List<File> systemNativeLibraryDirectories; // 存放創建dexElement列表時引發異常的列表 private IOException[] dexElementsSuppressedExceptions;DexPathList(ClassLoader definingContext, String dexPath, String librarySearchPath, File optimizedDirectory, boolean isTrusted) {... this.definingContext = definingContext; //BaseDexClassLoader構造器中會傳入其本身 ArrayList<IOException> suppressedExceptions = new ArrayList<IOException>();// 通過dexPath路徑使用分隔符將其轉換成dexElements列表this.dexElements = makeDexElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory, suppressedExceptions, definingContext, isTrusted);... } // 為本地庫搜索路徑生成一個directory/zip path元素數組 private static Element[] makeDexElements(List<File> files, File optimizedDirectory, List<IOException> suppressedExceptions, ClassLoader loader, boolean isTrusted) { Element[] elements = new Element[files.size()]; int elementsPos = 0; for (File file : files) { if (file.isDirectory()) { //如果是文件夾，則直接添加至elements elements[elementsPos++] = new Element(file); } else if (file.isFile()) { //如果是文件 String name = file.getName(); DexFile dex = null; //是否為 .dex 文件 if (name.endsWith(DEX_SUFFIX)) { // Raw dex file (not inside a zip/jar). try { //如果是 dex 文件，則加載這個文件 dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory, loader, elements); if (dex != null) { //將dex 文件保存,注意第二個參數傳的底 null elements[elementsPos++] = new Element(dex, null); } } catch (IOException suppressed) { System.logE('Unable to load dex file: ' + file, suppressed); suppressedExceptions.add(suppressed); } } else { //如果不是目錄且不是 .dex 結尾的，那么他可能是 jar。加載這個文件 dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory, loader, elements); if (dex == null) { elements[elementsPos++] = new Element(file); } else { // 保存dex 文件 和 當前的 file，這種情況下可能是 jar，具體可以看這個構造方法 elements[elementsPos++] = new Element(dex, file); } if (dex != null && isTrusted) { //如果dex對象不為空且是允許信任狀態dex.setTrusted(); // 將此dex對象設置為已信任，它可以訪問平臺的隱藏api } } else { System.logW('ClassLoader referenced unknown path: ' + file); } } if (elementsPos != elements.length) { elements = Arrays.copyOf(elements, elementsPos); } return elements; }public Class<?> findClass(String name, List<Throwable> suppressed) {// 遍歷dex列表for (Element element : dexElements) { //2 Class<?> clazz = element.findClass(name, definingContext, suppressed);//如果找到我們需要的name類，直接返回當前clazz if (clazz != null) {return clazz; }} if (dexElementsSuppressedExceptions != null) { suppressed.addAll(Arrays.asList(dexElementsSuppressedExceptions));}return null; }}
看注釋2處 此時會通過makeDexElements方法生成一個Element數組，緊接著當前類中的findClass方法又會調用DexPathList中的Element類的findClass方法。
static class Element { private final File path; private final DexFile dexFile; private ClassPathURLStreamHandler urlHandler;private boolean initialized; ... ...public Class<?> findClass(String name, ClassLoader definingContext,List<Throwable> suppressed) {// 3 通過loadClassBinaryName方法尋找name類，找到即返回它，否則返回null return dexFile != null ? dexFile.loadClassBinaryName(name, definingContext, suppressed) : null;} }
注釋3 處 通過loadClassBinaryName 最后調用native層 defineClassNative的方法 分析到這里可以看出，最終進行Class字節碼的加載操作，是通過底層的native方法來完成的。
到此這篇關于Java源碼解析之ClassLoader的文章就介紹到這了,更多相關Java ClassLoader內容請搜索好吧啦網以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持好吧啦網！
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