Android 插件化之类加载器 ClassLoader，androidclassloader

Android 插件化之类加载器 ClassLoader

类加载器

用来加载 Java 类到 Java 虚拟机
根据一个指定的类名，找到或者生产对应的字节代码，生成一个Java类，
除此之外，ClassLoader还负责加载Java应用所需的资源，如图像文件和配置文件等。

Java虚拟机使用Java类的方式

java源程序(.java文件)经过编译器转换成Java字节代码(.class文件)。
类加载器负责读取.class文件，并生成一个Java类的实例。每个这样的实例用来表示一个java类。通过此实例的newInstance()方法就可以创建出该类的一个对象。

一个Android App有几个ClassLoader实例 ?

一个运行的Android应用至少有2个ClassLoader。

在Android系统启动的时候回创建一个Boot类型的ClassLoader实例，用于加载一些系统Framework层级需要的类，我们的Android应用里也需要用到一些系统的类，所以App启动时也会把这个Boot类型的ClassLoader传进来。

getClassLoader().getParent();  //BootClassLoader

此外，App也有自己的类，这些类保存在APK的dex文件里面，所以App启动的时候，也会创建一个自己的ClassLoader实例，用于加载自己dex文件里的类。

getClassLoader(); //PathClassLoader（应用启动时创建的，用于加载“/data/app/me.kaede.anroidclassloadersample-1/base.apk”里面的类)  

创建自己的ClassLoader实例

动态加载外部的dex文件的时候，我们也可以使用自己创建的ClassLoader实例来加载dex里面的Class。

创建一个ClassLoader实例时，需要一个现有的ClassLoader实例作为新创建的实例的Parent。
这样一来，整个Android系统里所有的ClassLoader实例都会被一颗树关联起来，这也就是ClassLoader的双亲代理模型

ClassLoader(ClassLoader parentLoader, boolean nullAllowed) {
    if (parentLoader == null && !nullAllowed) {
        throw new NullPointerException("parentLoader == null && !nullAllowed");
    }
    parent = parentLoader;
}  

ClassLoader双亲代理模型加载类的特点和作用

JVM中ClassLoader通过defineClass()加载jar里面的Class，而在Android中这个方法被弃用了。取而代之的是loadClass()。

public Class<?> loadClass(String className) throws ClassNotFoundException {
    return loadClass(className, false);
}

protected Class<?> loadClass(String className, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
    Class<?> clazz = findLoadedClass(className);

    if (clazz == null) {
        ClassNotFoundException suppressed = null;
        try {
            clazz = parent.loadClass(className, false);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            suppressed = e;
        }

        if (clazz == null) {
            try {
                clazz = findClass(className);
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                e.addSuppressed(suppressed);
                throw e;
            }
        }
    }

    return clazz;
}

loadClass方法在加载一个类的实例时

作用

使用ClassLoader需要注意的问题

如果你希望通过动态加载的方式，加载一个新版本的dex文件，使用里面的新类替换原有的旧类，从而修复原有类的BUG，那么你必须保证在加载新类的时候，旧类还没有被加载，因为如果已经加载过旧类，那么ClassLoader会一直优先使用旧类。

如果旧类总是优先于新类被加载，我们也可以使用一个与加载旧类的ClassLoader没有树的继承关系的另一个ClassLoader来加载新类，因为ClassLoader只会检查其Parent有没有加载过当前要加载的类，如果两个ClassLoader没有继承关系，那么旧类和新类都能被加载。

不过这样一来又有另一个问题了，在Java中，只有当两个实例的类名、包名以及加载其的ClassLoader都相同，才会被认为是同一种类型。上面分别加载的新类和旧类，虽然包名和类名都完全一样，但是由于加载的ClassLoader不同，所以并不是同一种类型，在实际使用中可能会出现类型不符异常。

同一个Class = 相同的 ClassName + PackageName + ClassLoader

DexClassLoader和PathClassLoader

在Android中，ClassLoader是一个抽象类，在实际开发中我们一般使用其子类DexClassLoader、PathClassLoader来。

• DexClassLoader 可以加载jar、apk、dex，可以从SD卡中加载未安装的apk
• PathClassLoader 只能加载系统中已经安装过的apk

optimizedDirectory

optimizedDirectory是用来缓存我们需要加载的dex文件的，并创建一个DexFile对象，如果它为null，那么会直接使用dex文件原有的路径来创建DexFile对象象。

optimizedDirectory必须是一个内部存储路径，无论哪种动态加载，加载的可执行文件一定要存放在内部存储。DexClassLoader可以指定自己的optimizedDirectory，所以它可以加载外部的dex，因为这个dex会被复制到内部路径的optimizedDirectory；而PathClassLoader没有optimizedDirectory，所以它只能加载内部的dex，这些大都是存在系统中已经安装过的apk里面的。

加载类的过程

ClassLoader.loadClass() -> ClassLoader.findClass() -> BaseDexClassLoader.findClass() ->

public Class findClass(String name) {
    for (Element element : dexElements) {
        DexFile dex = element.dexFile;
        if (dex != null) {
            Class clazz = dex.loadClassBinaryName(name, definingContext);
            if (clazz != null) {
                return clazz;
            }
        }
    }
    return null;
}

public Class loadClassBinaryName(String name, ClassLoader loader) {
    return defineClass(name, loader, mCookie);
}
private native static Class defineClass(String name, ClassLoader loader, int cookie);

即遍历了之前存储的DexFile实例，也就是遍历了所有加载过的dex文件，再调用loadClassBinaryName方法一个个尝试能不能加载想要的类

自定义ClassLoader

平时进行动态加载开发的时候，使用DexClassLoader就够了。但我们也可以创建自己的类去继承ClassLoader，我们可以重载loadClass方法并改写类的加载逻辑。

ClassLoader双亲代理的实现很大一部分就是在loadClass方法里，我们可以通过重写loadClass方法避开双亲代理的框架，这样一来就可以重新加载已经加载过的类，也可以在加载类的时候注入一些代码。这是一种Hack的开发方式，采用这种开发方式的程序稳定性可能比较差，但是却可以实现一些“黑科技”的功能。

Android程序比起一般Java程序在使用动态加载时麻烦在哪里

说到底，抛开虚拟机的差别不说，一个Android程序和标准的Java程序最大的区别就在于他们的上下文环境（Context）不同。Android中，这个环境可以给程序提供组件需要用到的功能，也可以提供一些主题、Res等资源，其实上面说到的两个问题都可以统一说是这个环境的问题，而现在的各种Android动态加载框架中，核心要解决的东西也正是“如何给外部的新类提供上下文环境”的问题。

参考
https://segmentfault.com/a/1190000004062880
https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-classloader/