Android類載入器

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郭嘉
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在介紹Android的類載入機制之前，我們需要先瞭解一下Java的類載入機制。

【Java 安全技術探索之路系列：J2SE安全架構】之五：類載入器

一 Dalvik虛擬機器與Java虛擬機器

Dalvik虛擬機器如同其他Java虛擬機器一樣，在運行程式時首先需要將對應的類載入到記憶體中。而在Java標準的虛擬機器中，類載入可以從class檔案中讀取，也可以是其他形式的二進位流。因此，我們常常利用這一點，在程式運行時手動載入Class，從而達到代碼動態載入執行的目的。

然而Dalvik虛擬機器畢竟不算是標準的Java虛擬機器，因此在類載入機制上，它們有相同的地方，也有不同之處。我們必須區別對待。例如，在使用標準Java虛擬機器時，我們經常自訂繼承自ClassLoader的類載入器。然後通過defineClass方法來從一個二進位流中載入Class。然而，這在Android裡是行不通的，

二 Android類載入器

Android的類載入器主要有兩個PathClassLoader和DexClassLoader，其中PathClassLoader是預設的類載入器，下面我們就來說說兩者的區別與聯絡。

• PathClassLoader：支援載入DEX或者已經安裝的APK（因為存在緩衝的DEX）。
• DexClassLoader：支援載入APK、DEX和JAR。

DexClassLoader和PathClassLoader都屬於符合雙親委派模型的類載入器（因為它們沒有重載loadClass方法）。也就是說，它們在載入一個類之前，回去檢查自己以及自己以上的類載入器是否已經載入了這個類。如果已經載入過了，就會直接將之返回，而不會重複載入。

無論是PathClassLoader還是DexClassLoader都是繼承於BaseClassLoader，那麼我們就先來看一下BaseCLassLoader的實現。

2.1 BaseClassLoader

【android-21】BaseDexClassLoader的源碼如下所示：

package dalvik.system;import java.io.File;import java.net.URL;import java.util.Enumeration;public class BaseDexClassLoader  extends ClassLoader{  public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory, String libraryPath, ClassLoader parent)  {    throw new RuntimeException("Stub!");  }  protected Class<?> findClass(String name)    throws ClassNotFoundException  {    throw new RuntimeException("Stub!");  }  protected URL findResource(String name)  {    throw new RuntimeException("Stub!");  }  protected Enumeration<URL> findResources(String name)  {    throw new RuntimeException("Stub!");  }  public String findLibrary(String name)  {    throw new RuntimeException("Stub!");  }  protected synchronized Package getPackage(String name)  {    throw new RuntimeException("Stub!");  }  public String toString()  {    throw new RuntimeException("Stub!");  }}

2.2 PathClassLoader

【android-21】PathClassLoader的源碼如下所示：

package dalvik.system;import java.io.File;public class PathClassLoader  extends BaseDexClassLoader{  public PathClassLoader(String dexPath, ClassLoader parent)  {    super((String)null, (File)null, (String)null, (ClassLoader)null);throw new RuntimeException("Stub!");  }  public PathClassLoader(String dexPath, String libraryPath, ClassLoader parent)  {    super((String)null, (File)null, (String)null, (ClassLoader)null);throw new RuntimeException("Stub!");  }}

從源碼可以看出，PathClassLoader有兩個建構函式，函數中的參數含義如下所示:

• String dexPath：載入APK、DEX和JAR的路徑。
• String libraryPath：載入DEX的時候需要用到的lib庫，libraryPath一般包括/vendor/lib和/system/lib。
• ClassLoader parent：DEXClassLoader指定的父類載入器

PathClassLoader

2.3 DexClassLoader

【android-21】DexClassLoader的源碼如下所示：

package dalvik.system;import java.io.File;public class DexClassLoader  extends BaseDexClassLoader{  public DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory, String libraryPath, ClassLoader parent)  {    super((String)null, (File)null, (String)null, (ClassLoader)null);throw new RuntimeException("Stub!");  }}

從源碼可以看出，DexClassLoader只有一個建構函式，該函數中的參數含義如下所示:

• String dexPath：載入APK、DEX和JAR的路徑。
• String optimizedDirectory：是DEX的輸出路徑。
• String libraryPath：載入DEX的時候需要用到的lib庫，libraryPath一般包括/vendor/lib和/system/lib。
• ClassLoader parent：DEXClassLoader指定的父類載入器

大家可以發現DexClassLoader的建構函式比PathClassLoader多了一個String optimizedDirectory參數，這是因為PathClassLoader是載入/data/app中的APK，而這部分的APK都會解壓釋放dex到指定的目錄。

2.4 DexFile

DexClassLoader和PathClassLoader其實都是通過DexFile這個類來實作類別載入的。這裡需要順便提一下的是，Dalvik虛擬機器識別的是dex檔案，而不是class檔案。因此，我們供類載入的檔案也只能是dex檔案，或者包含有dex檔案的.apk或.jar檔案。

也許有人想到，既然DexFile可以直接載入類，那麼我們為什麼還要使用ClassLoader的子類呢？DexFile在載入類時，具體是調用成員方法loadClass或者loadClassBinaryName。其中loadClassBinaryName需要將包含包名的類名中的”.”轉換為”/”。我們看一下loadClass代碼就清楚了。

【android-21】DexFile源碼如下所示：

package dalvik.system;import java.io.File;import java.io.FileNotFoundException;import java.io.IOException;import java.util.Enumeration;public final class DexFile{  public DexFile(File file)    throws IOException  {    throw new RuntimeException("Stub!");  }  public DexFile(String fileName)    throws IOException  {    throw new RuntimeException("Stub!");  }  public static DexFile loadDex(String sourcePathName, String outputPathName, int flags)    throws IOException  {    throw new RuntimeException("Stub!");  }  public String getName()  {    throw new RuntimeException("Stub!");  }  public String toString()  {    throw new RuntimeException("Stub!");  }  public void close()    throws IOException  {    throw new RuntimeException("Stub!");  }  public Class loadClass(String name, ClassLoader loader)  {    throw new RuntimeException("Stub!");  }  public Enumeration<String> entries()  {    throw new RuntimeException("Stub!");  }  protected void finalize()    throws Throwable  {    throw new RuntimeException("Stub!");  }  public static native boolean isDexOptNeeded(String paramString)    throws FileNotFoundException, IOException;}

三 Android類載入機制3.1類載入器結構3.1.1 系統類別載入器

舉例

Context.class.getClassLoader();

上述代碼得到的結果表明系統類別的載入器是BootClassLoader。

ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent();

上述代碼錶明系統載入器的父類載入器還是

3.2.2 應用程式載入器

舉例

getClassLoader();

上述代碼得到的結果表明應用程式的載入器是PathClassLoader

getClassLoader().getParent();

上述代碼得到的結果表明應用程式的家在啟動餓父類載入器是BootClassLoader。

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