一步步手动实现热修复(二)-类的加载机制简要介绍

*本篇文章已授权微信公众号 guolin_blog （郭霖）独家发布

本节课程主要分为3块：

1.一步步手动实现热修复(一)-dex文件的生成与加载

2.一步步手动实现热修复(二)-类的加载机制简要介绍

3.一步步手动实现热修复(三)-Class文件的替换

本节示例所用到的任何资源都已开源，项目中包含工程中所用到代码、示例图片、说明文档。项目地址为：

https://code.csdn.net/u011064099/sahadevhotfix/tree/master

本节内容是为了给下节内容做知识铺垫，所以如果要需要了解热修复技术，本节内容的知识点必不可少。

一个类在被加载到内存之前要经过加载、验证、准备等过程。经过这些过程之后，虚拟机才会从方法区将代表类的运行时数据结构转换为内存中的Class。

我们这节内容的重点在于一个类是如何被加载的，所以我们从类的加载入口开始。

类的加载是由虚拟机触发的，类的加载入口位于ClassLoader的loadClassInternal()方法：

// This method is invoked by the virtual machine to load a class.
private Class<?> loadClassInternal(String name)
throws ClassNotFoundException
{
// For backward compatibility, explicitly lock on 'this' when
// the current class loader is not parallel capable.
if (parallelLockMap == null) {
synchronized (this) {
return loadClass(name);
}
} else {
return loadClass(name);
}
}

这段方法还有段注释说明：这个方法由虚拟机调用用来加载一个类。我们看到这个类的内部最后调用了loadClass()方法。那我们进入loadClass()方法看看：

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

loadClass()方法方法内部调用了loadClass()的重载方法：

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// 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
sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
}
}
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
}

loadClass()方法大概做了以下工作：

首先查找该类是否已经被加载.

如果该ClassLoader有父加载器，那么调用父加载器的loadClass()方法.

如果没有父加载器，则调用findBootstrapClassOrNull()方法进行加载，该方法会使用引导类加载器进行加载。普通类是不会被该加载器加载到的，所以这里一般返回null.

如果前面的步骤都没找到，那调用自身的findClass()方法进行查找。

好，ClassLoader的findClass()方法是个空方法，所以这个过程一般是由子加载器实现的。Java的加载器这么设计是有一定的渊源的，感兴趣的读者可以自行查找书籍了解。

protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
throw new ClassNotFoundException(name);
}

在Android中，ClassLoader的直接子类是BaseDexClassLoader，我们看一下BaseDexClassLoader的findClass()实现：

@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
Class clazz = pathList.findClass(name);

if (clazz == null) {
throw new ClassNotFoundException(name);
}

return clazz;
}

Tips: 有需要虚拟机以及类加载器全套代码的，请使用以下命令克隆:

git clone https://android.googlesource.com/platform/dalvik-snapshot

相关代码位于项目的ics-mr1分支上。

看到这里我们可以知道，Android中类的查找是通过这个pathList进行查找的，而pathList又是个什么鬼呢？

在BaseDexClassLoader中声明了以下变量：

/** structured lists of path elements */
private final DexPathList pathList;

所以我们可以看看DexPathList的findClass()方法做了什么：

public Class findClass(String name) {
for (Element element : dexElements) {
DexFile dex = element.dexFile;

if (dex != null) {
Class clazz = dex.loadClassBinaryName(name, definingContext);
if (clazz != null) {
return clazz;
}
}
}

return null;
}

这里通过遍历dexElements中的Element对象进行查找，最终走的是DexFile的loadClassBinaryName()方法：

public Class loadClassBinaryName(String name, ClassLoader loader) {
return defineClass(name, loader, mCookie);
}

private native static Class defineClass(String name, ClassLoader loader, int cookie);

到此为止，我们就将类的加载过程梳理完了。

下一节课我们将会介绍如何实现类的替换。