详解Android类加载ClassLoader

基本知识

java的类加载设计了一套双亲代理的模式，使得用户没法替换系统的核心类，从而让应用更安全。所谓双亲代理就是指，当加载类的时候首先去bootstrap中加载类，如果没有则去extension中加载，如果再没有才去appclassloader中去加载。从而实现安全和稳定。

java classloader

bootstrapclassloader

引导类加载器 ，用来加载java的核心库。通过底层代码来实现的，基本上只要parent为null，那就表示引导类加载器。

比如：charsets.jar、deploy.jar、javaws.jar、jce.jar、jfr.jar、jfxswt.jar、jsse.jar、management-agent.jar、plugin.jar、resources.jar、rt.jar

extclassloader

拓展类加载器 ，用来加载java的拓展的类库， ${java_home}/jre/lib/ext/ 目录中的所有jar。

比如：cldrdata.jar、dnsns.jar、jfxrt.jar、localedata.jar、nashorn.jar、sunec.jar、sunjce_provider.jar、sunpkcs11.jar、zipfs.jar等等

appclassloader

系统类加载器 (不要被名字给迷惑)，用来加载java应用中的类。一般来说自己写的类都是通过这个加载的。而java中 classloader.getsystemclassloader() 返回的就是appclassloader。(android中修改了classloader的逻辑，返回的会是一个pathclassloader)

自定义classloader

用户如果想自定义classloader的话，只需要继承自 java.lang.classloader 即可。

classloader中与加载类相关的方法：

1. getparent() 返回该类加载器的父类加载器。
2. loadclass(string name) 加载名称为 name的类，返回的结果是 java.lang.class类的实例。
3. findclass(string name) 查找名称为 name的类，返回的结果是 java.lang.class类的实例。
4. findloadedclass(string name) 查找名称为 name的已经被加载过的类，返回的结果是 java.lang.class类的实例。
5. defineclass(string name, byte[] b, int off, int len) 把字节数组 b中的内容转换成 java 类，返回的结果是 java.lang.class类的实例。这个方法被声明为 final的。

也许你不太了解上面几个函数的区别，没关系，我们来看下源码是如何实现的。

//classloader.java
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) {
      long t0 = system.nanotime();
      try {
        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
      }

      if (c == null) {
        // if still not found, then invoke findclass in order
        // to find the class.
        long t1 = system.nanotime();
        c = findclass(name);

        // this is the defining class loader; record the stats
      }
    }
    return c;
}

所以优先级大概如下:

loadclass → findloadedclass → parent.loadclass/findbootstrapclassornull → findclass → defineclass

android classloader

在android中classloader主要有两个直接子类，叫做 basedexclassloader 和 secureclassloader 。而前者有两个直接子类是 pathclassloader 和 dexclassloader (android o添加了 inmemorydexclassloader ，略)。

我们只讨论pathclassloader和dexclassloader

pathclassloader

用来加载安装了的应用中的dex文件。它也是android里面的一个最核心的classloader了。相当于java中的那个appclassloader。

public class pathclassloader extends basedexclassloader {
  /**
   * creates a {@code pathclassloader} that operates on a given list of files
   * and directories. this method is equivalent to calling
   * {@link #pathclassloader(string, string, classloader)} with a
   * {@code null} value for the second argument (see description there).
   *
   * @param dexpath the list of jar/apk files containing classes and
   * resources, delimited by {@code file.pathseparator}, which
   * defaults to {@code ":"} on android
   * @param parent the parent class loader
   */
  public pathclassloader(string dexpath, classloader parent) {
    super(dexpath, null, null, parent);
  }

  /**
   * creates a {@code pathclassloader} that operates on two given
   * lists of files and directories. the entries of the first list
   * should be one of the following:
   *
   * <ul>
   * <li>jar/zip/apk files, possibly containing a "classes.dex" file as
   * well as arbitrary resources.
   * <li>raw ".dex" files (not inside a zip file).
   * </ul>
   *
   * the entries of the second list should be directories containing
   * native library files.
   *
   * @param dexpath the list of jar/apk files containing classes and
   * resources, delimited by {@code file.pathseparator}, which
   * defaults to {@code ":"} on android
   * @param librarysearchpath the list of directories containing native
   * libraries, delimited by {@code file.pathseparator}; may be
   * {@code null}
   * @param parent the parent class loader
   */
  public pathclassloader(string dexpath, string librarysearchpath, classloader parent) {
    super(dexpath, null, librarysearchpath, parent);
  }
}

它的实例化是通过调用 applicationloaders.getclassloader 来实现的。

它是在activitythread启动时发送一个bind_application消息后在handlebindapplication中创建contextimpl时调用loadedapk里面的 getresources(activitythread mainthread) 最后回到activitythread中又调用loadedapk的 getclassloader 生成的，具体的在loadedapk的 createorupdateclassloaderlocked 。

那么问题来了，当android加载class的时候，loadedapk中的classloader是怎么被调用到的呢？

其实class里面，如果你不给classloader的话，它默认会去拿java虚拟机栈里面的 callingclassloader ，而这个就是loadedapk里面的同一个classloader。

//class.java
public static class<?> forname(string classname)
      throws classnotfoundexception {
  return forname(classname, true, vmstack.getcallingclassloader());
}

查看vmstack的源码发现 getcallingclassloader 其实是一个native函数，android通过底层实现了这个。

//dalvik.system.vmstack
/**
 * returns the defining class loader of the caller's caller.
 *
 * @return the requested class loader, or {@code null} if this is the
 *     bootstrap class loader.
 */
@fastnative
native public static classloader getcallingclassloader();

底层想必最终也是拿到loadedapk里面的classloader。

dexclassloader

它是一个可以用来加载包含dex文件的jar或者apk文件的，但是它可以用来加载非安装的apk。比如加载sdcard上面的，或者network的。

public class dexclassloader extends basedexclassloader {
  /**
   * creates a {@code dexclassloader} that finds interpreted and native
   * code. interpreted classes are found in a set of dex files contained
   * in jar or apk files.
   *
   * <p>the path lists are separated using the character specified by the
   * {@code path.separator} system property, which defaults to {@code :}.
   *
   * @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; must not be {@code null}
   * @param librarysearchpath the list of directories containing native
   *   libraries, delimited by {@code file.pathseparator}; may be
   *   {@code null}
   * @param parent the parent class loader
   */
  public dexclassloader(string dexpath, string optimizeddirectory,
      string librarysearchpath, classloader parent) {
    super(dexpath, new file(optimizeddirectory), librarysearchpath, parent);
  }
}

比如现在很流行的插件化/热补丁，其实都是通过dexclassloader来实现的。具体思路是： 创建一个dexclassloader，通过反射将前者的dexpathlist跟系统的pathclassloader中的dexpathlist合并，就可以实现优先加载我们自己的新类，从而替换旧类中的逻辑了。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。