Java中的ClassLoader怎么使用

本篇內(nèi)容主要講解“Java中的ClassLoader怎么使用”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來帶大家學(xué)習(xí)“Java中的ClassLoader怎么使用”吧!

一、前言

一個完整的Java應(yīng)用程序，當(dāng)程序在運(yùn)行時，即會調(diào)用該程序的一個入口函數(shù)來調(diào)用系統(tǒng)的相關(guān)功能，而這些功能都被封裝在不同的class文件當(dāng)中，所以經(jīng)常要從這個class文件中要調(diào)用另外一個class文件中的方法，如果另外一個文件不存在的，則會引發(fā)系統(tǒng)異常。而程序在啟動的時候，并不會一次性加載程序所要用的所有class文件，而是根據(jù)程序的需要，通過Java的類加載機(jī)制（ClassLoader）來動態(tài)加載某個class文件到內(nèi)存當(dāng)中的，從而只有class文件被載入到了內(nèi)存之后，才能被其它c(diǎn)lass所引用。所以ClassLoader就是用來動態(tài)加載class文件到內(nèi)存當(dāng)中用的。

Android平臺上虛擬機(jī)運(yùn)行的是Dex字節(jié)碼,一種對class文件優(yōu)化的產(chǎn)物,傳統(tǒng)Class文件是一個Java源碼文件會生成一個.class文件，而Android是把所有Class文件進(jìn)行合并，優(yōu)化，然后生成一個最終的class.dex,目的是把不同class文件重復(fù)的東西只需保留一份,如果我們的Android應(yīng)用不進(jìn)行分dex處理,最后一個應(yīng)用的apk只會有一個dex文件。

二、java 中的 ClassLoader

BootstrapClassLoader
負(fù)責(zé)加載 JVM 運(yùn)行時的核心類，比如 JAVA_HOME/lib/rt.jar 等等

ExtensionClassLoader
負(fù)責(zé)加載 JVM 的擴(kuò)展類，比如 JAVA_HOME/lib/ext 下面的 jar 包

AppClassLoader
負(fù)責(zé)加載 classpath 里的 jar 包和目錄

三、Android 中的 ClassLoader

BootClassLoader

負(fù)責(zé) Android系統(tǒng)啟動時會使用BootClassLoader來預(yù)加載常用類，與Java中的Bootstrap ClassLoader不同的是，它并不是由C/C++代碼實(shí)現(xiàn)，而是由Java實(shí)現(xiàn)的。BootClassLoader是ClassLoader的一個內(nèi)部類。
PathClassLoader

負(fù)責(zé)加載已經(jīng)安裝的Apk，也就是/data/app/package 下的apk文件，也可以加載/vendor/lib, /system/lib下的nativeLibrary

DexClassLoader

負(fù)責(zé)加載可以加載一個未安裝的apk文件。

四、雙親委派機(jī)制

每一個 ClassLoader 中都有一個 parent 對象，代表的是父類加載器，在加載一個類的時候，會先使用父類加載器去加載，如果在父類加載器中沒有找到，自己再進(jìn)行加載，如果 parent 為空，那么就用系統(tǒng)類加載器來加載。通過這樣的機(jī)制可以保證系統(tǒng)類都是由系統(tǒng)類加載器加載的。 下面是 ClassLoader 的 loadClass 方法的具體實(shí)現(xiàn)。

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
            // First, check if the class has already been loaded
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                try {
                    if (parent != null) {
                        // 先從父類加載器中進(jìn)行加載
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
                        c = findBootstrapClassOrNull(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    // ClassNotFoundException thrown if class not found
                    // from the non-null parent class loader
                }
 
                if (c == null) {
                    // 沒有找到，再自己加載
                    c = findClass(name);
                }
            }
            return c;
    }

五、源碼分析

1.現(xiàn)在我們看下 BaseDexClassLoader 繼承自ClassLoader

public class BaseDexClassLoader extends ClassLoader{
 
	...
	
	//存放需要加載的dexList
	private final DexPathList pathList;
	
	/**
     *
     * @param dexPath   需要加載的dex文件所在的路徑
     * @param optimizedDirectory  Android系統(tǒng)將dex文件進(jìn)行優(yōu)化后所生成的ODEX文件的存放路徑，該路徑必須是一個內(nèi)部存儲路徑。
     * @param librarySearchPath   目標(biāo)類所使用的c、c++庫存放的路徑
     * @param parent  該加載器的父加載器，一般為當(dāng)前執(zhí)行類的加載器
     */
    public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory,
            String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
        this(dexPath, optimizedDirectory, librarySearchPath, parent, false);
    }
 
	/**
     *
     * @param dexPath
     * @param optimizedDirectory
     * @param librarySearchPath
     * @param parent
     * @param isTrusted   是否已信任，關(guān)系到是否可調(diào)用隱藏API
     */
    public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory,
            String librarySearchPath, ClassLoader parent, boolean isTrusted) {
        super(parent);
        this.pathList = new DexPathList(this, dexPath, librarySearchPath, null, isTrusted);
 
        ...
    }
	
	 /**
     * 
     * @param dexFiles 字節(jié)緩存數(shù)組的dex文件
     * @param parent   該加載器的父加載器
     */
	public BaseDexClassLoader(ByteBuffer[] dexFiles, ClassLoader parent) {
        // TODO We should support giving this a library search path maybe.
        super(parent);
        this.pathList = new DexPathList(this, dexFiles);
    }
	
	/**
     * 通過完整的類名尋找對應(yīng)的類
     * @param name  傳入一個完整的類名
     * @return
     * @throws ClassNotFoundException
     */
	@Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        List<Throwable> suppressedExceptions = new ArrayList<Throwable>();
		//1 在pathList中尋找name對應(yīng)的類
        Class c = pathList.findClass(name, suppressedExceptions);
		// 如果未找到此類，則拋出異常
        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;
    }
}

PathClassLoader 和DexClassLoader: 繼承自BaseDexClassLoader

public class PathClassLoader extends BaseDexClassLoader {
  
     /**
     *
     * @param dexPath   dex文件路徑集合
     * @param parent    父加載器
     */
    public PathClassLoader(String dexPath, ClassLoader parent) {
        //調(diào)用父類BaseDexClassLoader 四參構(gòu)造方法
        super(dexPath, null, null, parent);
    }
 
    /**
     *
     * @param dexPath   dex文件路徑集合
     * @param librarySearchPath    包含 C/C++庫的路徑集合，多個路徑用文件分隔符分隔分割，可以為null
     * @param parent    父加載器
     */
    public PathClassLoader(String dexPath, String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
        //調(diào)用父類BaseDexClassLoader 四參構(gòu)造方法
        super(dexPath, null, librarySearchPath, parent);
    }
}

public class DexClassLoader extends BaseDexClassLoader {
 
	 /**
     *
     * @param dexPath      dex文件路徑集合，多個路徑用文件分隔符分隔，默認(rèn)文件分隔符為":"
     * @param optimizedDirectory   解壓的dex文件存儲路徑，這個路徑必須是一個內(nèi)部存儲路徑，一般情況下使用當(dāng)前應(yīng)用程序的私有路徑
     * @param librarySearchPath   包含 C/C++ 庫的路徑集合，多個路徑用文件分隔符分隔分割，可以為null
     * @param parent       父加載器
     */
    public DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory,
            String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
			
		// 調(diào)用父類BaseDexClassLoader 四參構(gòu)造方法，在API26以上，librarySearchPath參數(shù)已棄用，使用此方法		
        super(dexPath, null, librarySearchPath, parent);
		
		// API26及以下使用此方法		
		// super(dexPath, new File(optimizedDirectory), librarySearchPath, parent);
    }
}

我們看1 處 pathList 的 findClass 是如何查找的

/*package*/ final class DexPathList {
    private static final String DEX_SUFFIX = ".dex";
    private static final String zipSeparator = "!/";
 
    private final ClassLoader definingContext;
 
	// dex/resource 存放dex的數(shù)組
    private Element[] dexElements;
 
	// 存放本地庫文件的列表
    private final List<File> nativeLibraryDirectories;
 
	// 存放系統(tǒng)本地庫文件的列表
    private final List<File> systemNativeLibraryDirectories;
 
	// 存放創(chuàng)建dexElement列表時引發(fā)異常的列表
    private IOException[] dexElementsSuppressedExceptions;
	
	DexPathList(ClassLoader definingContext, String dexPath,
            String librarySearchPath, File optimizedDirectory, boolean isTrusted) {
        ...
 
        this.definingContext = definingContext; //BaseDexClassLoader構(gòu)造器中會傳入其本身
 
        ArrayList<IOException> suppressedExceptions = new ArrayList<IOException>();
        // 通過dexPath路徑使用分隔符將其轉(zhuǎn)換成dexElements列表
        this.dexElements = makeDexElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory,
                                           suppressedExceptions, definingContext, isTrusted);
 
       
        ...
    }
	
	 // 為本地庫搜索路徑生成一個directory/zip path元素數(shù)組
	 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;
     
      for (File file : files) {
          if (file.isDirectory()) { //如果是文件夾，則直接添加至elements
              elements[elementsPos++] = new Element(file);
          } else if (file.isFile()) { //如果是文件
       
              String name = file.getName();
              DexFile dex = null;
              //是否為 .dex 文件
              if (name.endsWith(DEX_SUFFIX)) {
                  // Raw dex file (not inside a zip/jar).
                  try {
                      //如果是 dex 文件，則加載這個文件
                      dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory, loader, elements);
                      if (dex != null) {
                          //將dex 文件保存,注意第二個參數(shù)傳的底 null 
                          elements[elementsPos++] = new Element(dex, null);
                      }
                  } catch (IOException suppressed) {
                      System.logE("Unable to load dex file: " + file, suppressed);
                      suppressedExceptions.add(suppressed);
                  }
              } else {
                  //如果不是目錄且不是 .dex 結(jié)尾的，那么他可能是 jar。加載這個文件
                      dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory, loader, elements);          
                  if (dex == null) {
                      elements[elementsPos++] = new Element(file);
                  } else {
                      // 保存dex 文件 和 當(dāng)前的 file，這種情況下可能是 jar，具體可以看這個構(gòu)造方法
                      elements[elementsPos++] = new Element(dex, file);
                  }
 
              if (dex != null && isTrusted) { //如果dex對象不為空且是允許信任狀態(tài)
                dex.setTrusted(); // 將此dex對象設(shè)置為已信任，它可以訪問平臺的隱藏api
              }
          } else {
              System.logW("ClassLoader referenced unknown path: " + file);
          }
      }
      if (elementsPos != elements.length) {
          elements = Arrays.copyOf(elements, elementsPos);
      }
      return elements;
    }
	
	public Class<?> findClass(String name, List<Throwable> suppressed) {
		// 遍歷dex列表
        for (Element element : dexElements) {
            //2   
            Class<?> clazz = element.findClass(name, definingContext, suppressed);
			//如果找到我們需要的name類，直接返回當(dāng)前clazz
            if (clazz != null) {
                return clazz;
            }
        }
 
        if (dexElementsSuppressedExceptions != null) {
            suppressed.addAll(Arrays.asList(dexElementsSuppressedExceptions));
        }
        return null;
    }
}

看注釋2處 此時會通過makeDexElements方法生成一個Element數(shù)組，緊接著當(dāng)前類中的findClass方法又會調(diào)用DexPathList中的Element類的findClass方法。

static class Element {
      
        private final File path;
 
        private final DexFile dexFile;
 
        private ClassPathURLStreamHandler urlHandler;
        private boolean initialized;
 
		...
		
      
		...
		
        public Class<?> findClass(String name, ClassLoader definingContext,List<Throwable> suppressed) {
			// 3 通過loadClassBinaryName方法尋找name類，找到即返回它，否則返回null 
            return dexFile != null ? dexFile.loadClassBinaryName(name, definingContext, suppressed)
                    : null;
        }
 
    }

注釋3 處   通過loadClassBinaryName 最后調(diào)用native層 defineClassNative的方法 分析到這里可以看出，最終進(jìn)行Class字節(jié)碼的加載操作，是通過底層的native方法來完成的。

到此，相信大家對“Java中的ClassLoader怎么使用”有了更深的了解，不妨來實(shí)際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！