【Android高级】Dalvik虚拟机及其类加载器讲解

插件开发的过程中DexClassLoader和PathClassLoader这两个类加载器了是很重要的，但是他们也是有区别的，而且我们也知道PathClassLoader是Android应用中的默认加载器。他们的区别是：

DexClassLoader可以加载任何路径的apk/dex/jar

PathClassLoader只能加载/data/app中的apk，也就是已经安装到手机中的apk。这个也是PathClassLoader作为默认的类加载器的原因，因为一般程序都是安装了，在打开，这时候PathClassLoader就去加载指定的apk(解压成dex，然后在优化成odex)就可以了。

Dalvik虚拟机如同其他Java虚拟机一样，在运行程序时首先需要将对应的类加载到内存中。而在Java标准的虚拟机中，类加载可以从class文件中读取，也可以是其他形式的二进制流，因此，我们常常利用这一点，在程序运行时手动加载Class，从而达到代码动态加载执行的目的

然而Dalvik虚拟机毕竟不算是标准的Java虚拟机，因此在类加载机制上，它们有相同的地方，也有不同之处。我们必须区别对待

例如，在使用标准Java虚拟机时，我们经常自定义继承自ClassLoader的类加载器。然后通过defineClass方法来从一个二进制流中加载Class。然而，这在Android里是行不通的，大家就没必要走弯路了。参看源码我们知道，Android中ClassLoader的defineClass方法具体是调用VMClassLoader的defineClass本地静态方法。而这个本地方法除了抛出一个“UnsupportedOperationException”之外，什么都没做，甚至连返回值都为空

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static void Dalvik_java_lang_VMClassLoader_defineClass(const u4* args,JValue* pResult){

Object* loader = (Object*) args[0];

StringObject* nameObj = (StringObject*) args[1];

const u1* data = (const u1*) args[2];

int offset = args[3];

int len = args[4];

Object* pd = (Object*) args[5];

char* name = NULL;

name = dvmCreateCstrFromString(nameObj);

LOGE("ERROR: defineClass(%p, %s, %p, %d, %d, %p)\n",loader, name, data, offset, len, pd);

dvmThrowException("Ljava/lang/UnsupportedOperationException;","can't load this type of class file");

free(name);

RETURN_VOID();

}

Dalvik虚拟机类加载机制

那如果在Dalvik虚拟机里，ClassLoader不好使，我们如何实现动态加载类呢？Android为我们从ClassLoader派生出了两个类：DexClassLoader和PathClassLoader。其中需要特别说明的是PathClassLoader中一段被注释掉的代码：

[java] view
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/* --this doesn't work in current version of Dalvik--

if (data != null) {

System.out.println("--- Found class " + name

+ " in zip[" + i + "] '" + mZips[i].getName() + "'");

int dotIndex = name.lastIndexOf('.');

if (dotIndex != -1) {

String packageName = name.substring(0, dotIndex);

synchronized (this) {

Package packageObj = getPackage(packageName);

if (packageObj == null) {

definePackage(packageName, null, null,

null, null, null, null, null);

}

}

}

return defineClass(name, data, 0, data.length);

}

*/

这从另一方面佐证了defineClass函数在Dalvik虚拟机里确实是被阉割了。而在这两个继承自ClassLoader的类加载器，本质上是重载了ClassLoader的findClass方法。在执行loadClass时，我们可以参看ClassLoader部分源码：

[java] view
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protected Class<?> loadClass(String className, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {

Class<?> clazz = findLoadedClass(className);

if (clazz == null) {

try {

clazz = parent.loadClass(className, false);

} catch (ClassNotFoundException e) {

// Don't want to see this.

}

if (clazz == null) {

clazz = findClass(className);

}

}

return clazz;

}

因此DexClassLoader和PathClassLoader都属于符合双亲委派模型的类加载器（因为它们没有重载loadClass方法）。也就是说，它们在加载一个类之前，回去检查自己以及自己以上的类加载器是否已经加载了这个类。如果已经加载过了，就会直接将之返回，而不会重复加载。

DexClassLoader和PathClassLoader其实都是通过DexFile这个类来实现类加载的。这里需要顺便提一下的是，Dalvik虚拟机识别的是dex文件，而不是class文件。因此，我们供类加载的文件也只能是dex文件，或者包含有dex文件的.apk或.jar文件。

也许有人想到，既然DexFile可以直接加载类，那么我们为什么还要使用ClassLoader的子类呢？DexFile在加载类时，具体是调用成员方法loadClass或者loadClassBinaryName。其中loadClassBinaryName需要将包含包名的类名中的”.”转换为”/”我们看一下loadClass代码就清楚了：

[java] view
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public Class loadClass(String name, ClassLoader loader) {

String slashName = name.replace('.', '/');

return loadClassBinaryName(slashName, loader);

}

在这段代码前有一段注释，截取关键一部分就是说：If you are not calling this from a class loader, this is most likely not going to do what you want. Use {@link Class#forName(String)} instead. 这就是我们需要使用ClassLoader子类的原因。至于它是如何验证是否是在ClassLoader中调用此方法的，我没有研究，大家如果有兴趣可以继续深入下去。

有一个细节，可能大家不容易注意到。PathClassLoader是通过构造函数new DexFile(path)来产生DexFile对象的；而DexClassLoader则是通过其静态方法loadDex（path, outpath, 0）得到DexFile对象。这两者的区别在于DexClassLoader需要提供一个可写的outpath路径，用来释放.apk包或者.jar包中的dex文件。换个说法来说，就是PathClassLoader不能主动从zip包中释放出dex，因此只支持直接操作dex格式文件，或者已经安装的apk（因为已经安装的apk在cache中存在缓存的dex文件）。而DexClassLoader可以支持.apk、.jar和.dex文件，并且会在指定的outpath路径释放出dex文件。

另外，PathClassLoader在加载类时调用的是DexFile的loadClassBinaryName，而DexClassLoader调用的是loadClass。因此，在使用PathClassLoader时类全名需要用”/”替换”.”