Android 中的類加載器 ClassLoader

一、Java 中的 ClassLoader

ClassLoader：一個抽象類，其中定義了ClassLoader的主要功能。

SecureClassLoader：繼承了抽象類ClassLoader，但SecureClassLoader並不是ClassLoader的實現類，而是拓展了ClassLoader類加入了權限方面的功能，加強了ClassLoader的安全性。

URLClassLoader：繼承自SecureClassLoader，用來通過URl路徑從jar文件和文件夾中加載類和資源。

ExtClassLoader 和 AppClassLoader: 都繼承自URLClassLoader，它們都是Launcher 的內部類，Launcher 是Java虛擬機的入口應用，ExtClassLoader和AppClassLoader都是在Launcher中進行初始化的。

 

二、Android 中的類加載器 ClassLoader

Android 中， DVM 或 ART虛擬機加載的是 Dex 文件，因此 Androd 中自定義了部分 ClassLoader 來實現類的加載。

Android 中的 ClassLoader 類型分為兩種：

1. 系統類加載器。系統類加載器主要包括 3 種，分別是BootClassLoader 、 PathClassLoader 和 DexClassLoader。

2. 自定義加載器。

Android 中 ClassLoader 的繼承關系如下圖所示：

 

 

Android系統類加載器主要包括 3 種，分別是 BootClassLoader 、 PathClassLoader 和 DexClassLoader。

1. BootClassLoader 類加載器

Android 系統啟動時會使用 BootClassLoader 來預加載常用類，它是由 Java 實現的，BootClassLoader 是一個單例類。

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來加載系統類和應用程序的類，通常用來加載已安裝的apk的dex文件

構造函數沒有optimizedDirectory，無法定義dex文件路徑，該參數默認值為/data/dalvik-cache

3.DexClassLoader

DexClassLoader可以加載dex文件以及包含dex的壓縮文件（apk和jar文件），在其父類BaseDexClassLoader里對".jar",".zip",".apk",".dex"后綴的文件最后都會生成一個對應的dex文件。DexClassLoader可用於執行未作為應用程序的一部分安裝的代碼。

在API級別26之前，此類加載器需要一個應用程序專用的可寫目錄來緩存優化的類。

三、ClassLoader 的加載流程源碼分析

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
    // First, check if the class has already been loaded
    // 1.先查找該 Class 是否已經加載過，若加載過，則直接返回。
    Class<?> c = findLoadedClass(name);
    if (c == null) {
        try {
            if (parent != null) {
                // 2.委托給父加載器進行加載。
                c = parent.loadClass(name, false);
            } else {
                // 當執行到頂層的類加載器時，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.如果父加載器也沒有找到，則自己嘗試加載。該方法的邏輯由具體子加載器實現。
            c = findClass(name);
        }
    }
    return c;
}

// 由子類自己實現
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    throw new ClassNotFoundException(name);
}

下面我們看一下 ClassLoader 的子類 BaseDexClassLoader 是如何實現 findClass 方法的：

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

// 調用 Native 層代碼
private static native Class defineClassNative(String name, ClassLoader loader, Object cookie, DexFile dexFile)

ClassLoader 的加載流程如下圖所示：