Android 热修复开发原理——类加载机制源码详解

导语：

热修复说白了就是”打补丁”，通过事先设定的接口从网上下载无Bug的代码来替换有Bug的代码。这样就省事多了,用户体验也好。这样带来的优势就是成本低、效率高。热修复的特点：无需重新发版，实时高效热修复；用户无感知修复，无需下载新的应用，代价小；修复成功率高，把损失降到最低。可以查看上篇文章连接：Android热修复开源方案阿里、微信、美团等但是希望深入了解热修复，还得看着一篇文章，细细研读，很简单。

一、DVM（Dalvik虚拟机）、 JVM（JAVA虚拟机）加载类原理：

1、JVM加载类机制

Java程序在运行的时候，JVM通过类加载机制(ClassLoader)把.class文件加载到内存中,只有class文件被载入内存,才能被其他class引用,使程序正确运行起来。(这句是精华)

ClassLoader有三种：1. Bootstrap ClassLoader 由C++写的,由JVM启动.启动类加载器,负责加载java基础类，对应的文件是%JRE_HOME/lib/ 目录下的rt.jar、resources.jar、charsets.jar和class等
2.Extension ClassLoaderJava类,继承自URLClassLoader扩展类加载器,对应的文件是 %JRE_HOME/lib/ext 目录下的jar和class等
3.App ClassLoaderJava类,继承自URLClassLoader
系统类加载器,对应的文件是应用程序classpath目录下的所有jar和class等
三者关系：Java的类加载使用双亲委托机制来搜索类.三种ClassLoader存在父子关系,App ClassLoader的父类加载器是Extension ClassLoader,Extension ClassLoader的父类加载器是Bootstrap ClassLoader,要注意的一点是,这里的父子并不是继承关系.我新建一个类Test来验证三者的关系.[java] view plain copypublic class Test {  
  
    public static void main(String[] args) {  
        ClassLoader ClassLoader1 = Test.class.getClassLoader();  
        ClassLoader ClassLoader2 = ClassLoader1.getParent();  
        ClassLoader ClassLoader3 = ClassLoader2.getParent();  
  
        System.out.println(ClassLoader1);  
        System.out.println(ClassLoader2);  
        System.out.println(ClassLoader3);  
    }  
}  
看下输出结果[java] view plain copysun.misc.Launcher$AppClassLoader@1bbf1ca  
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1ff0dde  
null  
2.加载机制当这三者中的某个ClassLoader要加载一个类时,会先委托它的父类加载器尝试加载,一直往上,如果最顶级的父类加载器没有找到该类,那么委托者则亲自到特定的地方加载,如果没找到,那么就抛出异常ClassNotFoundException.这里画张图来表示下：


注意  ： 只有被同一个类加载器实例加载并且文件名相同的class文件才被认为是同一个class！

2、DVM加载类机制 （安卓类加载机制）

安卓类加载机制分为两种:PathClassLoader、DexClassLoader,两者都继承自BaseDexClassLoader。PathClassLoader代码public class PathClassLoader extends BaseDexClassLoader {

public PathClassLoader(String dexPath, ClassLoader parent) {
super(dexPath, null, null, parent);
}

public PathClassLoader(String dexPath, String libraryPath,
ClassLoader parent) {
super(dexPath, null, libraryPath, parent);
}
} DexClassLoader代码public class DexClassLoader extends BaseDexClassLoader {

public DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory, String libraryPath, ClassLoader parent) {
super(dexPath, new File(optimizedDirectory), libraryPath, parent);
}
}1.PathClassLoader   ：代码位于libcore\dalvik\src\main\Java\dalvik\system\PathClassLoader.java 
2.DexClassLoader    ：代码位于libcore\dalvik\src\main\java\dalvik\system\DexClassLoader.java 
3.BaseDexClassLoader：代码位于libcore\dalvik\src\main\java\dalvik\system\BaseDexClassLoader.javaPathClassLoader :用来加载系统类和应用类.DexClassLoader  :用来加载jar、apk、dex文件.加载jar、apk也是最终抽取里面的Dex文件进行加载.

二、热修复原理：

根据DVM加载类机制进一步分析实现。

先看，BaseDexClassLoader 代码  public class BaseDexClassLoader extends ClassLoader {
private final DexPathList pathList;

public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory,
String libraryPath, ClassLoader parent) {
super(parent);
this.pathList = new DexPathList(this, dexPath, libraryPath, optimizedDirectory);
}

@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
List<Throwable> suppressedExceptions = new ArrayList<Throwable>();
Class c = pathList.findClass(name, suppressedExceptions);
if (c == null) {
ClassNotFoundException cnfe = new ClassNotFoundException("Didn't find class \"" + name + "\" on path: " + pathList);
for (Throwable t : suppressedExceptions) {
cnfe.addSuppressed(t);
}
throw cnfe;
}
return c;
}接着看它类中代码：首先看到声明了DexPathList类名为pathList，然后看它的构造函数中创建了DexPathList类的实例，跟着我左手右手一个慢动作...点进去看看：public DexPathList(ClassLoader definingContext, String dexPath, String libraryPath, File optimizedDirectory) {
...
this.definingContext = definingContext;
ArrayList<IOException> suppressedExceptions = new ArrayList<IOException>();
//创建一个数组
this.dexElements = makeDexElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory, suppressedExceptions);
...
}发现，这个DexPathList的构造函数会创建一个dexElements 数组，哎，先不管了... 回头继续看基佬BaseDexClassLoader类：第13行重写了findClass方法,调用了pathList.findClass，跳到DexPathList类中。会遍历这个数组,然后初始化DexFile，如果DexFile不为空那么调用DexFile类的loadClassBinaryName方法返回Class实例。/* package */final class DexPathList {
...
public Class findClass(String name, List<Throwable> suppressed) {
//遍历该数组
for (Element element : dexElements) {
//初始化DexFile
DexFile dex = element.dexFile;

if (dex != null) {
//调用DexFile类的loadClassBinaryName方法返回Class实例
Class clazz = dex.loadClassBinaryName(name, definingContext, suppressed);
if (clazz != null) {
return clazz;
}
}
}
return null;
}
...
} 总而言之：ClassLoader会遍历这个数组,然后加载这个数组中的dex文件， 而ClassLoader在加载到正确的类之后,就不会再去加载有Bug的那个类了,我们把这个正确的类放在Dex文件中,让这个Dex文件排在dexElements数组前面即可。

问题：这里有个question如果引用者和被引用者的类(直接引用关系)在同一个Dex时,那么在虚拟机启动时,被引用类就会被打上CLASS_ISPREVERIFIED标志,这样被引用的类就不能进行热修复操作了。怎么办？

答：那么我们就要阻止被引用类打上CLASS_ISPREVERIFIED标志，QQ空间的方法是在所有引用到该类的构造函数中插入一段代码,代码引用到别的类.可参考QQ空间团队的  安卓App热补丁动态修复技术介绍