Android解析ClassLoader(二)Android中的ClassLoader
前言
在上一篇文章我们学习了Java的ClassLoader,很多同学会把Java和Android的ClassLoader搞混,甚至会认为Android中的ClassLoader和Java中的ClassLoader是一样的,这显然是不对的。这一篇文章我们就来学习Android中的ClassLoader,来看看它和Java中的ClassLoader有何不同。
1.ClassLoader的类型
我们知道Java中的ClassLoader可以加载jar文件和Class文件(本质是加载Class文件),这一点在Android中并不适用,因为无论是DVM还是ART它们加载的不再是Class文件,而是dex文件,这就需要重新设计ClassLoader相关类,我们先来学习ClassLoader的类型。
Android中的ClassLoader类型和Java中的ClassLoader类型类似,也分为两种类型,分别是系统ClassLoader和自定义ClassLoader。其中系统ClassLoader包括三种分别是BootClassLoader、PathClassLoader和DexClassLoader。
1.1 BootClassLoader
Android系统启动时会使用BootClassLoader来预加载常用类,与Java中的BootClassLoader不同,它并是由C/C++代码实现,而是由Java实现的,BootClassLoade的代码如下所示。
libcore/ojluni/src/main/java/java/lang/ClassLoader.java
1.2 PathClassLoader
Android系统使用PathClassLoader来加载系统类和应用程序的类,如果是加载非系统应用程序类,则会加载data/app/目录下的dex文件以及包含dex的apk文件或jar文件,不管是加载哪种文件,最终都是要加载dex文件,在这里为了方便理解,我们将dex文件以及包含dex的apk文件或jar文件统称为dex相关文件。PathClassLoader不建议开发直接使用。来查看它的代码:
libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/PathClassLoader.java
PathClassLoader的构造方法有三个参数:
dexPath:dex文件以及包含dex的apk文件或jar文件的路径集合,多个路径用文件分隔符分隔,默认文件分隔符为‘:’。
librarySearchPath:包含 C/C++ 库的路径集合,多个路径用文件分隔符分隔分割,可以为null。
parent:ClassLoader的parent。
1.3 DexClassLoader
DexClassLoader可以加载dex文件以及包含dex的apk文件或jar文件,也支持从SD卡进行加载,这也就意味着DexClassLoader可以在应用未安装的情况下加载dex相关文件。因此,它是热修复和插件化技术的基础。来查看它的代码,如下所示。
libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/DexClassLoader.java/data/dalvik-cache
。DexClassLoader 也继承自BaseDexClassLoader ,方法实现也都在BaseDexClassLoader中。
2.ClassLoader的继承关系
运行一个Android程序需要用到几种类型的类加载器呢?如下所示。
10-07 07:23:02.835 8272-8272/? D/liuwangshu: dalvik.system.PathClassLoader[DexPathList[[zip file “/data/app/com.example.liuwangshu.moonclassloader-2/base.apk”, zip file “/data/app/com.example.liuwangshu.moonclassloader-2/split_lib_dependencies_apk.apk”, zip file “/data/app/com.example.liuwangshu.moonclassloader-2/split_lib_slice_0_apk.apk”, zip file “/data/app/com.example.liuwangshu.moonclassloader-2/split_lib_slice_1_apk.apk”, zip file “/data/app/com.example.liuwangshu.moonclassloader-2/split_lib_slice_2_apk.apk”, zip file “/data/app/com.example.liuwangshu.moonclassloader-2/split_lib_slice_3_apk.apk”, zip file “/data/app/com.example.liuwangshu.moonclassloader-2/split_lib_slice_4_apk.apk”, zip file “/data/app/com.example.liuwangshu.moonclassloader-2/split_lib_slice_5_apk.apk”, zip file “/data/app/com.example.liuwangshu.moonclassloader-2/split_lib_slice_6_apk.apk”, zip file “/data/app/com.example.liuwangshu.moonclassloader-2/split_lib_slice_7_apk.apk”, zip file “/data/app/com.example.liuwangshu.moonclassloader-2/split_lib_slice_8_apk.apk”, zip file “/data/app/com.example.liuwangshu.moonclassloader-2/split_lib_slice_9_apk.apk”],nativeLibraryDirectories=[/data/app/com.example.liuwangshu.moonclassloader-2/lib/x86, /vendor/lib, /system/lib]]]
10-07 07:23:02.835 8272-8272/? D/liuwangshu: java.lang.BootClassLoader@e175998
可以看到有两种类加载器,一种是PathClassLoader,另一种则是BootClassLoader。DexPathList中包含了很多apk的路径,其中/data/app/com.example.liuwangshu.moonclassloader-2/base.apk就是示例应用安装在手机上的位置。关于DexPathList后续文章会进行介绍。
和Java中的ClassLoader一样,虽然系统所提供的类加载器有3种类型,但是系统提供的ClassLoader相关类却不只3个。ClassLoader的继承关系如下图所示。
可以看到上面一共有7个ClassLoader相关类,其中有一些和Java中的ClassLoader相关类十分类似,下面简单对它们进行介绍:
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类和JDK8中的SecureClassLoader类的代码是一样的,它继承了抽象类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类和JDK8中的URLClassLoader类的代码是一样的,它继承自SecureClassLoader,用来通过URl路径从jar文件和文件夹中加载类和资源。
BaseDexClassLoader继承自ClassLoader,是抽象类ClassLoader的具体实现类,PathClassLoader和DexClassLoader都继承它。
3.BootClassLoader的创建
BootClassLoader是在何时被创建的呢?这得先从Zygote进程开始说起,不了解Zygote进程的可以查看Android系统启动流程(二)解析Zygote进程启动过程这篇文章。
ZygoteInit的main方法如下所示。
frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java
main方法是ZygoteInit入口方法,其中调用了ZygoteInit的preload方法,preload方法中又调用了ZygoteInit的preloadClasses方法,如下所示。
frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java
preloadClasses方法用于Zygote进程初始化时预加载常用类。注释1处将/system/etc/preloaded-classes文件封装成FileInputStream,preloaded-classes文件中存有预加载类的目录,这个文件在系统源码中的路径为frameworks/base/preloaded-classes,这里列举一些preloaded-classes文件中的预加载类名称,如下所示。
可以看到preloaded-classes文件中的预加载类的名称有很多都是我们非常熟知的。预加载属于拿空间换时间的策略,Zygote环境配置的越健全越通用,应用程序进程需要单独做的事情也就越少,预加载除了预加载类,还有预加载资源和预加载共享库,因为不是本文重点,这里就不在延伸讲下去了。
回到preloadClasses方法的注释2处,将FileInputStream封装为BufferedReader,并注释3处遍历BufferedReader,读出所有预加载类的名称,每读出一个预加载类的名称就调用注释4处的代码加载该类,Class的forName方法如下所示。
libcore/ojluni/src/main/java/java/lang/Class.java
注释1处创建了BootClassLoader,并将BootClassLoader实例传入到了注释2处的classForName方法中,classForName方法是Native方法,它的实现由c/c++代码来完成,如下所示。
PathClassLoader的创建也得从Zygote进程开始说起,Zygote进程启动SyetemServer进程时会调用ZygoteInit的startSystemServer方法,如下所示。
frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java
frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java
注释1处调用了createPathClassLoader方法,如下所示。
frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java
createPathClassLoader方法中又会调用PathClassLoaderFactory的createClassLoader方法,看来PathClassLoader是用工厂来进行创建的。
frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/PathClassLoaderFactory.java
在PathClassLoaderFactory的createClassLoader方法中会创建PathClassLoader。
结语
在这篇文章中我们学习了Android的ClassLoader的类型、ClassLoader的继承关系以及BootClassLoader和PathClassLoader是何时创建的。BootClassLoader是在Zygote进程的入口方法中创建的,PathClassLoader则是在Zygote进程创建SystemServer进程时创建的。本系列后续文章会接着介绍Android中的ClassLoader的其他知识点,敬请期待。