1、java中的classloader#

classLoader的具体作用就是把class文件加载到JVM里面去，程序才可以正常运行

但是，jvm加载class的时候，并不会一次性加载所有的class文件，而是根据需要去动态加载

所以了解classloader，就需要了解这些类加载器的作用和运行顺序

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package Test;
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public class Test0 {
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    public static void main(String[] args) {
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        // 获取引导类加载器路径（Java 8及以前）
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        String bootClassPath = System.getProperty("sun.boot.class.path");
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        // 获取应用类路径（Java 9+ 推荐方式）
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        String classPath = System.getProperty("java.class.path");
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        System.out.println("引导类路径 (仅Java 8及以前有效): " + bootClassPath);
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        System.out.println("应用类路径: " + classPath);
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    }
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}

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package Test;
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public class JavaClassLoaderTest {
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    public static void main(String[] args) {
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        ClassLoader loader=JavaClassLoaderTest.class.getClassLoader();
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        while(loader!=null){
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            System.out.println(loader);
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            loader=loader.getParent();
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        }
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        ClassLoader cl = Test0.class.getClassLoader();
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        System.out.println("当前类加载器: " + cl);
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        System.out.println("父类加载器: " + cl.getParent());
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    }
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}

2、android中的classloader#

Java中的ClassLoader可以加载jar和class文件（本质都是加载class文件）

而在Android中,无论DVM还是ART加载的文件都是dex文件,所以需要重新设计ClassLoader的相关类.

3、ClassLoader加载Dex流程简介#

看不懂，先存这儿，后面再用

Dex文件的加载依赖于前文提到的PathClassLoader,DexClassLoader和InMemoryDexClassLoader

加载Dex文件的功能均通过委托父加载器BaseDexClassLoader实现.其中PathClassLoader和DexClassLoader调用相同的BaseDexClassLoader构造函数,InMemoryDexClassLoader调用另一个构造函数.

最终通过ArtDexFileLoader::OpenCommon方法在ART虚拟机中创建DexFile::DexFile对象,该对象是Dex文件在内存中的表示,用于安卓程序运行时加载类以及执行方法代码,也是后续第三代加固——代码抽取加固,进行指令回填时的关键对象.

三种ClassLoader加载Dex文件的流程如下(基于Android10.0):

1. Java层

   PathClassLoader和DexClassLoader委托BaseDexClassLoader最终执行JNI方法DexFile.openDexFileNative进入Native层.

   而InMemoryDexClassLoader委托BaseDexClassLoader后则执行DexFile.openInMemoryDexFiles进入Native层.

   

2. Native层

   PathClassLoader和DexClassLoader这条委托链会根据不同情况,调用ArtDexFileLoader::Open的不同重载,或者调用OpenOneDexFileFromZip.

   InMemoryDexClassLoader调用ArtDexFileLoader::Open的第3种重载.

   无论是调用哪个函数,最终都会调用ArtDexFileLoader::OpenCommon.

   

   经过以上调用流程后进入ArtDexFileLoader::OpenCommon,经过DexFile的初始化和验证操作后便成功创建了DexFile对象:

   

创建DexFile对象后,Class对应的文件便被加载到ART虚拟机中

4、ClassLoader加载Class流程简介#

同上

前文通过ClassLoader.loadClass讲解了双亲委托机制,那么一个Class具体是如何被加载到JVM中的呢？

首先,继承自BaseDexClassLoader的3种ClassLoader调用自身loadClass方法时,委托父类查找,委托到ClassLoader.loadClass时返回.

BaseDexClassLoader.findClass调用DexPathList.findClass,其内部调用Element.findClass,最终调用DexFile.loadClassBinaryName进入DexFile中,该流程如图所示:

进入DexFile后,主要执行以下操作:

1. DexFile

   通过JNI函数defineClassNative进入Native层.

2. DexFile_defineClassNative

   通过FindClassDef枚举DexFile的所有DexClassDef结构并使用ClassLinker::DefineClass创建对应的Class对象.

   之后调用ClassLinker::InsertDexFileInToClassLoader将对应的DexFile对象添加到ClassLoader的ClassTable中.

3. ClassLinker::DefineClass

   调用LoadField加载类的相关字段,之后调用LoadMethod加载方法,再调用LinkCode执行方法代码的链接.

该流程如图所示:

综上所述,ClassLoader最终通过ClassLinker::DefineClass创建Class对象,并完成Field和Method的加载以及Code的链接.

调用链中有一个核心函数——ClassLinker::LoadMethod,通过该函数可以获取方法字节码在DexFile中的偏移值code_off,它是实现指令回填的核心之一