Android中的DexClassLoader

Android中的ClassLoader

在Android中我们常用的ClassLoader有两种,PathClassLoader 和DexClassLoader
我们来看下继承层级

image.png

可以看到, PathClassLoader和DexClassLoader继承自BaseDexClassLoader
PathClassLoader 只能加载我们安装过的 apk,DexClassLoader 可以加载 sd 卡上的 apk,根据DexClassLoader的这个特性,RePlugin的插件化方案就是通过 Hook DexClassLoader 破坏其原本的双亲委派机制,并交由自己的ClassLoader(RePluginClassLoader)加载方案来实现的。

我们先来看DexClassLoader是如何加载sd卡上的apk的

DexClassLoader

public class DexClassLoader extends BaseDexClassLoader {
    /**
     * Creates a {@code DexClassLoader} that finds interpreted and native
     * code.  Interpreted classes are found in a set of DEX files contained
     * in Jar or APK files.
     *
     * <p>The path lists are separated using the character specified by the
     * {@code path.separator} system property, which defaults to {@code :}.
     *
     * @param dexPath the list of jar/apk files containing classes and
     *     resources, delimited by {@code File.pathSeparator}, which
     *     defaults to {@code ":"} on Android
     * @param optimizedDirectory this parameter is deprecated and has no effect since API level 26.
     * @param librarySearchPath the list of directories containing native
     *     libraries, delimited by {@code File.pathSeparator}; may be
     *     {@code null}
     * @param parent the parent class loader
     */
    public DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory,
            String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
        super(dexPath, null, librarySearchPath, parent);
    }
}

DexClassLoader里面仅仅只有一个构造方法,(其他代码一概没有), 父类BaseDexClassLoader已经实现了所有代码
这里说下这些参数都是

  1. dex文件的路径(多个,默认以:隔开)
  2. null 这个参数原本的作用是传一个用来缓存optimizedDirectory,重点说下这个参数吧, 我们先来看源码对该参数给到的注释optimizedDirectory this parameter is deprecated and has no effect since API level 26. 可以知道, 该参数在26API被废弃了, 从源码开头的注释得知, 该参数原本是提供一个application-private, writable的目录, 用来缓存我们优化过后的class文件,这里第一个问题, API26废弃了这个参数, 那么我们class文件还会被缓存吗
  3. 本地库的路径(多个),
  4. 父加载器

针对2, 我们再来看看PathClassLoader的源码

public class PathClassLoader extends BaseDexClassLoader {
  
   ...
    public PathClassLoader(String dexPath, String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
        super(dexPath, null, librarySearchPath, parent);
    }
  ...
}

(省略了两个构造器代码,有兴趣可以翻翻源码)
和DexClassLoader没区别(单从这个构造函数来讲)

好了, 我们接下来看BaseDexClassLoader

BaseDexClassLoader

@UnsupportedAppUsage
    public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory,
            String librarySearchPath, ClassLoader parent, boolean isTrusted) {
        this(dexPath, librarySearchPath, parent, null, isTrusted);
    }

BaseDexClassLoader, 他的所有构造函数,都指向这个构造函数

 public BaseDexClassLoader(String dexPath,
            String librarySearchPath, ClassLoader parent, ClassLoader[] sharedLibraryLoaders,
            boolean isTrusted) {
        super(parent);
        // Setup shared libraries before creating the path list. ART relies on the class loader
        // hierarchy being finalized before loading dex files.
        this.sharedLibraryLoaders = sharedLibraryLoaders == null
                ? null
                : Arrays.copyOf(sharedLibraryLoaders, sharedLibraryLoaders.length);
        this.pathList = new DexPathList(this, dexPath, librarySearchPath, null, isTrusted);
        if (reporter != null) {
            reportClassLoaderChain();
        }
    }

重点看DexPathList

DexPathList

先说DexPathList是干啥的, 源码注释说, 他关联了一个ClassLoader, 就是我们new的时候传进去的那个, 并且存放了很多''资源", 具体可以翻看源码注释
这里列下他的属性成员

/** class definition context */
    @UnsupportedAppUsage
    private final ClassLoader definingContext;
    /**
     * List of dex/resource (class path) elements.
     * Should be called pathElements, but the Facebook app uses reflection
     * to modify 'dexElements' (http://b/7726934).
     */
    @UnsupportedAppUsage
    private Element[] dexElements;
    /** List of native library path elements. */
    // Some applications rely on this field being an array or we'd use a final list here
    @UnsupportedAppUsage
    /* package visible for testing */ 
    NativeLibraryElement[] nativeLibraryPathElements;
    /** List of application native library directories. */
    @UnsupportedAppUsage
    private final List<File> nativeLibraryDirectories;
    /** List of system native library directories. */
    @UnsupportedAppUsage
    private final List<File> systemNativeLibraryDirectories;
    /**
     * Exceptions thrown during creation of the dexElements list.
     */
    @UnsupportedAppUsage
    private IOException[] dexElementsSuppressedExceptions;

找到BaseDexClassLoader调用的DexPathList构造方法

DexPathList(ClassLoader definingContext, String dexPath,
            String librarySearchPath, File optimizedDirectory, boolean isTrusted) {
       //忽略部分判空代码, 
        ...
        this.definingContext = definingContext;
        ArrayList<IOException> suppressedExceptions = new ArrayList<IOException>();
        // save dexPath for BaseDexClassLoader
        this.dexElements = makeDexElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory,
                                           suppressedExceptions, definingContext, isTrusted);
      //忽略部分与参数无关的代码  
      ...  
      if (suppressedExceptions.size() > 0) {
            this.dexElementsSuppressedExceptions =
                suppressedExceptions.toArray(new IOException[suppressedExceptions.size()]);
        } else {
            dexElementsSuppressedExceptions = null;
        }
    }

这里我们只关注makeDexElements这个方法, 比较有意思的是传了个异常列表进去,将出现的异常保存到了dexElementsSuppressedExceptions里面
接下来我们去看下源码对dexElements的解释,并去看下makeDexElements()的源码

 private static Element[] makeDexElements(List<File> files, File optimizedDirectory,
            List<IOException> suppressedExceptions, ClassLoader loader, boolean isTrusted) {
      Element[] elements = new Element[files.size()];
      int elementsPos = 0;
      /*
       * Open all files and load the (direct or contained) dex files up front.
       */
      for (File file : files) {
          if (file.isDirectory()) {
              // We support directories for looking up resources. Looking up resources in
              // directories is useful for running libcore tests.
              elements[elementsPos++] = new Element(file);
          } else if (file.isFile()) {
              String name = file.getName();
              DexFile dex = null;
              if (name.endsWith(DEX_SUFFIX)) {
                  // Raw dex file (not inside a zip/jar).
                  try {
                      dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory, loader, elements);
                      if (dex != null) {
                          elements[elementsPos++] = new Element(dex, null);
                      }
                  } catch (IOException suppressed) {
                      System.logE("Unable to load dex file: " + file, suppressed);
                      suppressedExceptions.add(suppressed);
                  }
              } else {
                  try {
                      dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory, loader, elements);
                  } catch (IOException suppressed) {
                      /*
                       * IOException might get thrown "legitimately" by the DexFile constructor if
                       * the zip file turns out to be resource-only (that is, no classes.dex file
                       * in it).
                       * Let dex == null and hang on to the exception to add to the tea-leaves for
                       * when findClass returns null.
                       */
                      suppressedExceptions.add(suppressed);
                  }
                  if (dex == null) {
                      elements[elementsPos++] = new Element(file);
                  } else {
                      elements[elementsPos++] = new Element(dex, file);
                  }
              }
              if (dex != null && isTrusted) {
                dex.setTrusted();
              }
          } else {
              System.logW("ClassLoader referenced unknown path: " + file);
          }
      }
      if (elementsPos != elements.length) {
          elements = Arrays.copyOf(elements, elementsPos);
      }
      return elements;
    }

遍历所有dexPath, 生成DexFile loadDexFile() 存放到dexElmenet中,
我们去看下loadDexFile

/**
     * Constructs a {@code DexFile} instance, as appropriate depending on whether
     * {@code optimizedDirectory} is {@code null}. An application image file may be associated with
     * the {@code loader} if it is not null.
     */
    @UnsupportedAppUsage
    private static DexFile loadDexFile(File file, File optimizedDirectory, ClassLoader loader,
                                       Element[] elements)
            throws IOException {
        if (optimizedDirectory == null) {
            return new DexFile(file, loader, elements);
        } else {
            String optimizedPath = optimizedPathFor(file, optimizedDirectory);
            return DexFile.loadDex(file.getPath(), optimizedPath, 0, loader, elements);
        }
    }

optimziedDirectory一直都没有赋值 null成立, 我们直接看DexFile的这个构造函数

/*
     * Private version with class loader argument.
     *
     * @param fileName
     *            the filename of the DEX file
     * @param loader
     *            the class loader creating the DEX file object
     * @param elements
     *            the temporary dex path list elements from DexPathList.makeElements
     */
    DexFile(String fileName, ClassLoader loader, DexPathList.Element[] elements)
            throws IOException {
        mCookie = openDexFile(fileName, null, 0, loader, elements);
        mInternalCookie = mCookie;
        mFileName = fileName;
        //System.out.println("DEX FILE cookie is " + mCookie + " fileName=" + fileName);
    }

来看openDexFile
@UnsupportedAppUsage
private static Object openDexFile(String sourceName, String outputName, int flags,
ClassLoader loader, DexPathList.Element[] elements) throws IOException {
// Use absolute paths to enable the use of relative paths when testing on host.
return openDexFileNative(new File(sourceName).getAbsolutePath(),
(outputName == null)
? null
: new File(outputName).getAbsolutePath(),
flags,
loader,
elements);
}
输出目录依然是null,最后调用了本地方法, 缓存没缓存我是不知道了
但大体我们知道DexClassLoader里面通过pathList保存了所有的关于dex的文件, DexClassLoader分析完毕。

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