Android 中的类加载器 ClassLoader

一、Java 中的 ClassLoader

ClassLoader：一个抽象类，其中定义了ClassLoader的主要功能。

SecureClassLoader：继承了抽象类ClassLoader，但SecureClassLoader并不是ClassLoader的实现类，而是拓展了ClassLoader类加入了权限方面的功能，加强了ClassLoader的安全性。

URLClassLoader：继承自SecureClassLoader，用来通过URl路径从jar文件和文件夹中加载类和资源。

ExtClassLoader 和 AppClassLoader: 都继承自URLClassLoader，它们都是Launcher 的内部类，Launcher 是Java虚拟机的入口应用，ExtClassLoader和AppClassLoader都是在Launcher中进行初始化的。

 

二、Android 中的类加载器 ClassLoader

Android 中， DVM 或 ART虚拟机加载的是 Dex 文件，因此 Androd 中自定义了部分 ClassLoader 来实现类的加载。

Android 中的 ClassLoader 类型分为两种：

1. 系统类加载器。系统类加载器主要包括 3 种，分别是BootClassLoader 、 PathClassLoader 和 DexClassLoader。

2. 自定义加载器。

Android 中 ClassLoader 的继承关系如下图所示：

 

 

Android系统类加载器主要包括 3 种，分别是 BootClassLoader 、 PathClassLoader 和 DexClassLoader。

1. BootClassLoader 类加载器

Android 系统启动时会使用 BootClassLoader 来预加载常用类，它是由 Java 实现的，BootClassLoader 是一个单例类。

class BootClassLoader extends ClassLoader {

    private static BootClassLoader instance;

    @FindBugsSuppressWarnings("DP_CREATE_CLASSLOADER_INSIDE_DO_PRIVILEGED")
    public static synchronized BootClassLoader getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new BootClassLoader();
        }

        return instance;
    }
}

2. PathClassLoader

使用PathClassLoader来加载系统类和应用程序的类，通常用来加载已安装的apk的dex文件

构造函数没有optimizedDirectory，无法定义dex文件路径，该参数默认值为/data/dalvik-cache

3.DexClassLoader

DexClassLoader可以加载dex文件以及包含dex的压缩文件（apk和jar文件），在其父类BaseDexClassLoader里对".jar",".zip",".apk",".dex"后缀的文件最后都会生成一个对应的dex文件。DexClassLoader可用于执行未作为应用程序的一部分安装的代码。

在API级别26之前，此类加载器需要一个应用程序专用的可写目录来缓存优化的类。

三、ClassLoader 的加载流程源码分析

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
    // First, check if the class has already been loaded
    // 1.先查找该 Class 是否已经加载过，若加载过，则直接返回。
    Class<?> c = findLoadedClass(name);
    if (c == null) {
        try {
            if (parent != null) {
                // 2.委托给父加载器进行加载。
                c = parent.loadClass(name, false);
            } else {
                // 当执行到顶层的类加载器时，parent = null
                c = findBootstrapClassOrNull(name);
            }
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // ClassNotFoundException thrown if class not found
            // from the non-null parent class loader
        }

        if (c == null) {
            // 3.如果父加载器也没有找到，则自己尝试加载。该方法的逻辑由具体子加载器实现。
            c = findClass(name);
        }
    }
    return c;
}

// 由子类自己实现
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    throw new ClassNotFoundException(name);
}

下面我们看一下 ClassLoader 的子类 BaseDexClassLoader 是如何实现 findClass 方法的：

protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    List<Throwable> suppressedExceptions = new ArrayList<Throwable>();
    // pathList是DexPathList，是具体存放代码的地方。
    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;
}

public Class<?> findClass(String name, List<Throwable> suppressed) {
    for (Element element : dexElements) {
        Class<?> clazz = element.findClass(name, definingContext, suppressed);
        if (clazz != null) {
            return clazz;
        }
    }

    if (dexElementsSuppressedExceptions != null) {
        suppressed.addAll(Arrays.asList(dexElementsSuppressedExceptions));
    }
    return null;
}

public Class<?> findClass(String name, ClassLoader definingContext,
        List<Throwable> suppressed) {
    return dexFile != null ? dexFile.loadClassBinaryName(name, definingContext, suppressed) : null;
}

public Class loadClassBinaryName(String name, ClassLoader loader, List<Throwable> suppressed) {
    return defineClass(name, loader, mCookie, this, suppressed);
}

private static Class defineClass(String name, ClassLoader loader, Object cookie,
                                 DexFile dexFile, List<Throwable> suppressed) {
    Class result = null;
    try {
        result = defineClassNative(name, loader, cookie, dexFile);
    } catch (NoClassDefFoundError e) {
        if (suppressed != null) {
            suppressed.add(e);
        }
    } catch (ClassNotFoundException e) {
        if (suppressed != null) {
            suppressed.add(e);
        }
    }
    return result;
}

// 调用 Native 层代码
private static native Class defineClassNative(String name, ClassLoader loader, Object cookie, DexFile dexFile)

ClassLoader 的加载流程如下图所示：