AndroidClassLoader源码解析

 在Android系统中，提供了DexClassLoader和PathClassLoader，这两者均继承BaseDexClassLoader。但这两者却有他们各自不同的特点，其中，DexClassLoader可用于加载apk文件中的.dex文件，也可用于加载没有安装到系统中的应用中的类。因此，这也是DexClassLoader与PathClassLoader的不同之处，正是因为这个特点，Android的主流开发技术，如插件化、热修复等，都是通过这一特性实现的，所以，DexClassLoader是实现动态插件化、热修复的前提条件。

一、DexClassLoader的特点

   DexClassLoader源代码如下，通过阅读源代码注释，可以清晰看出DexClassLoader的特性。

二、PathClassLoader的特点

   PathClassLoader也是通过继承BaseDexClassLoader实现的，它向外界提供了两个构造方法，重点看一下第二个构造方法，可以看出，PathClassLoader与DexClassLoader相比，它的第二个构造方法，少了optimizedDirectory这个内部文件拷贝路径参数。由此可见，PathClassLoader只能用于加载已经安装到系统中的apk文件中的.dex文件，这也是PathClassLoader与DexClassLoader在本质上的区别。也就是说，DexClassLoader可用于加载指定路径下的.dex文件，能支持动态插件化加载、热修复等；而PathClassLoader只可用于加载已经安装到系统中的apk中的.dex文件，不支持动态插件化加载、热修复等。关于PathClassLoader的源代码，如下所示。

    由于DexClassLoader和PathClassLoader，这两者均继承BaseDexClassLoader，而且具体的类加载过程，都是由BaseDexClassLoader实现的，因此，接下来将分析BaseDexClassLoader的源码，从而对类加载过程及原理有更深入的理解。

三、BaseDexClassLoader源码分析

    首先看BaseDexClassLoader的构造方法，可以看出，在这个类被创建时，初始化了pathList这个实例，而这个DexPathList的初始化，则是根据调用方提供的dexPath路径、optimizedDirectory拷贝目录、librarySerchPath和BaseDexClassLoader自身完成的DexPathList创建。

    在BaseDexClassLoader中，类的查找工作，是通过外部调用findClass这个方法完成的，该方法在查找到Class之后，则会将Class返回给调用方，关于findClass方法，源代码如下所示。

    通过查看findClass方法可以看出，这里并没有进行Class加载的具体真正实现，而具体实现，则是委托给了DexPathList这个类来完成，当DexPathList加载到Class后，则会进行检查工作，如果Class不存在，则会抛出异常信息。否则，就会将加载到的Class向调用层返回。

    继续查看BaseDexClassLoader的源码可以看出，不论是findClass方法还是其他方法，这里都没有进行具体的实现，这个类的设计思想都是通过DexPathList实现的委托操作，也就是将BaseDexClassLoader类向外部提供的方法，最终委托给DexPathList来完成。关于BaseDexClassLoader中的一些其他方法，源代码如下所示。

    回到findClass方法继续分析，在这个方法中，最关键的一行代码就是调用了DexPathList中的findClass方法。因此，接下来将继续深入到DexPathList的源码中进行分析。

四、DexPathList源码分析

    由于BaseDexClassLoader在实例化时，创建了pathList，因此，DexPathList将会被创建。所以，接下来将首先从DexPathList的构造方法进行分析。

    在DexPathList类中，声明了dex文件的后缀名、外部传入的ClassLoader、Element数组等，代码如下所示。

    其中，dexElements用于存储dex文件，而nativeLibraryPathElements则用于存储nativeFramework中的所有library文件。由于这两个数组中存储的类型为Element，所以，关于dex文件，在Element中也会有处理。代码如下所示，可以看出，当Element创建时，记录了DexFile。

    继续回到DexPathList的构造方法中进行分析，在第126行代码中，这里初始化了dexElements数组，是通过调用makeDexElements方法实现的。因此，该方法是.dex文件加载的核心方法，makeDexElements也是获取.dex文件的核心操作。

    在执行makeDexElements方法过程中，首先会通过splitDexPath方法，通过阅读该方法的注释就可以看出，这个方法主要是将dexPath文件进行拆分，这个方法就是将指定路径中的文件，依次拆分成文件元素，并放入到List中。splitDexPath方法会依次遍历指定路径中的所有文件及文件夹目录，如果当前不是文件，则跳过，否则会将该文件添加到List中并返回。关于splitDexPath方法的源代码，如下所示。

    接下来makeDexElements方法会根据splitDexPath方法拆分出的文件List，将其放入到Element数组中，并根据Element数组对每个元素进行遍历。在遍历过程中，将会得到每个文件元素的路径和文件名称，代码如下所示。

    在遍历过程中得到文件路径和文件名称后，接下来则会检查当前被遍历的元素是文件夹还是文件。如果是文件夹或zip压缩文件，则更新elements数组，使其能继续进行递归遍历，从而确保文件夹目录中的dex文件能够被加载成功。相反，如果这时检查的元素不是文件夹，则根据文件名称检查当前元素是否为.dex文件，如果是.dex文件，根据文件file、ClassLoader、拷贝路径optimizedDirectory以及elements数组，执行loadDexFile这个方法进行.dex文件加载。关于makeDexElements方法中对每个元素的检查，代码如下所示。

    上面说到了如果此时是.dex文件或是文件目录，则会继续进行递归检索，将指定路径中的所有.dex文件，以及指定路径中所有目录下的.dex文件加载到elements数组中。因此，在loadDexFile方法中，如果optimizedDirectory目录为空，则表示当前的文件就是.dex文件，这是则创建了一个DexFile并返回。相反，如果不是，则通过DexFile这个类执行loadDex操作，将所有的.dex文件获取返回给makeDexElements方法。

    在makeDexElements方法的遍历末尾，有这样一个判断，检查zip或dex文件是否存在。也就是说，在makeDexElements的循环遍历中，通过loadDexFile方法加载到dex文件后，在该元素遍历的末尾，如果这个dex文件存在，则会被记录到elements数组中。这样一来，指定路径下的所有.dex文件，都将会被DexPathList进行记录，代码如下所示。

    分析到这里已经可以看出，当BaseDexClassLoader被创建时，将会首先实例化DexPathList，而DexPathList被实例化时，将会通过makeDexElements方法遍历指定路径下的所有.dex文件，并记录到elements数组中。这样一来，当加载某个类时，就可以通过elements数组来查找对应的.dex文件，然后再根据这个.dex文件，来查找对应的Class类了。

    因此，当BaseDexClassLoader执行findClass时，将会通过DexPathList执行findClass方法。在DexPathList的findClass方法中，将会遍历dexElements数组来获取每一个DexFile文件，接下来则检查dex文件是否存在，如果存在，则通过DexFile的loadClassBinaryName方法来加载这个dex文件中的类，代码如下所示。

   loadClassBinaryName方法接收外部传递的参数，name为要加载获取的Class类名，而definingContext则是具体的ClassLoader，最终将会通过此方法，加载到dex文件中对应的Class字节码文件。

    由此可见，在DexClassLoader和PathClassLoader中，加载Class字节码文件时，都是通过BaseDexClassLoader中的findClass方法进行的，而在BaseDexClassLoader的这个方法中，又是通过DexPathList获取到DexFile，然后通过DexFile中的loadClassBinaryName方法，并根据class名称以及当前的ClassLoader进行的Class字节码加载。关于loadClassBinaryName方法，代码如下所示。

    分析到这里可以看出，最终进行Class字节码的加载操作，是通过底层的native方法来完成的。