Android中的ClassLoader

1、Android中有哪几种ClassLoader?它们的作用和区别是什么?

在 Android 开发者官网上的 ClassLoader的文档说明中我们可以看到,ClassLoader 是个抽象类,
其具体实现的子类有 `BaseDexClassLoader` 和 `SecureClassLoader` 。
SecureClassLoader 的子类是 URLClassLoader ,
BaseDexClassLoader 的子类是 PathClassLoader 和 DexClassLoader 。

(1)UrlClassLoader  
其只能用来加载 jar 文件,这在 Android 的 Dalvik/ART 上没法使用的。
(2)PathClassLoader
只能加载已经安装在Android系统内APK文件( /data/app 目录下),其它位置的文件加载的时候都会出现 
 ClassNotFoundException。因为 PathClassLoader 会去读取 /data/dalvik-cache 目录下的经过 Dalvik 优化
过的 dex 文件,这个目录的 dex 文件是在安装 apk 包的时候由 Dalvik 生成的,没有安装的时候,
自然没有生成那个文件。
(3)DexClassLoader
可加载jar/apk/dex,可以从 SD 卡上加载包含 class.dex 的 .jar 和 .apk 文件

2、简述ClassLoader的双亲委托模型


image001.jpg
(1) 双亲委派模型的工作过程是:如果一个类加载器收到了类加载的请求,它首先不会自己
去尝试加载这个类,而是把这个请求委派给父类加载器去完成,每一个层次的类加载器都是
如此,因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中,只有当父加载器反馈
自己无法完成这个加载请求(它的搜索范围中没有找到所需的类)时,子加载器才会尝试自
己去加载。

(2)使用双亲委派模型来组织类加载器之间的关系,有一个显而易见的好处就是Java类随着
它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系。例如类java.lang.Object,它存放在
rt.jar之中,无论哪一个类加载器要加载这个类,最终都是委派给处于模型最顶端的启动类加
载器进行加载,因此Object类在程序的各种类加载器环境中都是同一个类。相反,如果没有
使用双亲委派模型,由各个类加载器自行去加载的话,如果用户自己编写了一个称为
java.lang.Object的类,并放在程序的ClassPath中,那系统中将会出现多个不同的Object
类,Java类型体系中最基础的行为也就无法保证,应用程序也将会变得一片混乱。
可以尝试去编写一个与rt.jar类库中已有类重名的Java类,将会发现可以正常编
译,但永远无法被加载运行。

(3)实现双亲委派的代码都集中在java.lang.ClassLoader的loadClass()方法之中,
先检查是否已经被加载过,若没有加载则调用父加载器的loadClass()方
法,若父加载器为空则默认使用启动类加载器作为父加载器。如果父类加载失败,抛出
ClassNotFoundException异常后,再调用自己的findClass()方法进行加载。

protected synchronized Class<?>loadClass(String name,boolean resolve)throws ClassNotFoundException
{/
/首先,检查请求的类是否已经被加载过了
Class c=findLoadedClass(name);
if(c==null){
try{
if(parent!=null){
c=parent.loadClass(name,false);
}else{
c=findBootstrapClassOrNull(name);
}}
catch(ClassNotFoundException e){
//如果父类加载器抛出ClassNotFoundException
//说明父类加载器无法完成加载请求
}i
f(c==null){
//在父类加载器无法加载的时候
//再调用本身的findClass方法来进行类加载
c=findClass(name);
}}i
f(resolve){
resolveClass(c);
}r
eturn c;
}

3、简述双亲委托模型在热修复领域的应用

首先在Android中是通过BaseDexClassLoader的loadClassBinaryName 来完成类加载的。
但是BaseDexClassLoader如何寻找类的呢,可以分为3步:
(1)当传入一个完整的类名,调用 BaseDexClassLader 的 findClass(String name) 方法
(2)BaseDexClassLader 的 findClass 方法会交给 DexPathList 的 findClass(String name, List<Throwable> suppressed 方法处理
(3)在 DexPathList 方法的内部,会遍历 dexFile ,通过 DexFile 的 dex.loadClassBinaryName(name, definingContext, 
 suppressed) 来完成类的加载

这里看看DexPathList.findClass方法
public Class findClass(String name, List<Throwable> suppressed) {
    // 遍历 dexElements 数组,依次寻找对应的 class,一旦找到就终止遍历
    for (Element element : dexElements) {
        DexFile dex = element.dexFile;
        if (dex != null) {
            Class clazz = dex.loadClassBinaryName(name, definingContext, suppressed);
            if (clazz != null) {
                return clazz;
            }
        }
    }
    // 抛出异常
    if (dexElementsSuppressedExceptions != null) {
        suppressed.addAll(Arrays.asList(dexElementsSuppressedExceptions));
    }
    return null;
} 

 热修复实现的一个点,就是将补丁 dex 文件放到 dexElements 数组前面,这样在加载 class 时,优先找到
 补丁包中的 dex 文件,加载到 class 之后就不再寻找,从而原来的 apk 文件中同名的类就不会再使用,从
 而达到修复的目的

 热修复实际使用注意: 体现双亲委托模型机制
 在项目中使用 BaseDexClassLoader 或者 DexClassLoader 去加载某个 dex 或者 apk 中的 class 时,
 是无法调用 findClass() 方法的,因为该方法是包访问权限,你需要调用 loadClass(String className) ,该方法其实是 
 BaseDexClassLoader 的父类 ClassLoader 内实现的:

public Class<?> loadClass(String className) throws ClassNotFoundException {
    return loadClass(className, false);
}

protected Class<?> loadClass(String className, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
    Class<?> clazz = findLoadedClass(className);
    if (clazz == null) {
        ClassNotFoundException suppressed = null;
        try {
            clazz = parent.loadClass(className, false);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            suppressed = e;
        }
        if (clazz == null) {
            try {
                clazz = findClass(className);
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                e.addSuppressed(suppressed);
                throw e;
            }
        }
    }
    return clazz;
}

 因此在热修复领域中也使用了双亲委托模型,先查找当前的 ClassLoader 是否已经加载过,如果没有就交给父 ClassLoader 去加 
 载,如果父 ClassLoader 没有找到,才调用当前 ClassLoader 来加载,此时就是调用上面分析的 findClass() 方法了。

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