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[转载] Android动态加载Dex机制解析

分类: 文章 • 2024-05-26 21:18:46
[转载] Android动态加载Dex机制解析

本文转载自: http://blog.****.net/wy353208214/article/details/50859422

 

1.什么是类加载器？

   类加载器（class loader）是 Java™中的一个很重要的概念。类加载器负责加载 Java 类的字节代码到 Java 虚拟机中。
Java 虚拟机使用 Java 类的方式如下：Java 源程序（.java 文件）在经过 Java 编译器编译之后就被转换成 Java 字节代码（.class 文件）。类加载器负责读取 Java 字节代码，并转换成java.lang.Class类的一个实例。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。实际的情况可能更加复杂，比如 Java 字节代码可能是通过工具动态生成的，也可能是通过网络下载的。
基本上所有的类加载器都是 java.lang.ClassLoader类的一个实例，需要了解ClassLoader可以参考这篇文章深入ClasssLoader

2.Dalvik虚拟机类加载机制

Dalvik虚拟机如同其他Java虚拟机一样，在运行程序时首先需要将对应的类加载到内存中。而在Java标准的虚拟机中，类加载可以从class文件中读取，也可以是其他形式的二进制流，因此，我们常常利用这一点，在程序运行时手动加载Class，从而达到代码动态加载执行的目的，但是Dalvik虚拟机毕竟不算是标准的Java虚拟机，因此在类加载机制上，它们有相同的地方，也有不同之处。
 
我们先看下下面这张关于Android Classload机制的图。
 
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与JVM不同，Dalvik的虚拟机不能用ClassCload直接加载.dex，Android从ClassLoader派生出了两个类：DexClassLoader和PathClassLoader；而这两个类就是我们加载dex文件的关键，这两者的区别是：

1.DexClassLoader：可以加载jar/apk/dex，可以从SD卡中加载未安装的apk；
2.PathClassLoader：要传入系统中apk的存放Path，所以只能加载已经安装的apk文件。

关于Android 动态加载基础 ClassLoader工作机制大家可以参考这里：https://segmentfault.com/a/1190000004062880。

 

准备工作开始

一、打开Android studio 新建工程：
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工程目录是这样的：
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动态加载进来的class如何使用，一般有2种办法，一种是使用反射调用，这种我不多做介绍；还有一种是使用接口编程的方式来调用对应的方法，毕竟.dex文件也是我们自己维护的，所以可以把方法抽象成公共接口，把这些接口也复制到主项目里面去，就可以通过这些接口调用动态加载得到的实例的方法了。
接下来我们源码包下面新建一个包名称是dynamic，然后在dynamic下新建一个interface接口Dynamic，里面有个接口方法，就叫sayHello()吧，返回一个String，到时候我们可以通过Toast弹出来，Dynamic.java：
[java] view plain copy
 
  1. package wangyang.zun.com.mydexdemo.dynamic;  
  2.   
  3. /** 
  4.  * Created by WangYang on 2016/3/11. 
  5.  */  
  6. public interface Dynamic {  
  7.     String sayHello();  
  8. }  
接着我们新建一个impl包，并实现Dynamic接口，DynamicImpl.java：
[java] view plain copy
 
  1. package wangyang.zun.com.mydexdemo.dynamic.impl;  
  2.   
  3. import wangyang.zun.com.mydexdemo.dynamic.Dynamic;  
  4.   
  5. /** 
  6.  * Created by WangYang on 2016/3/11. 
  7.  */  
  8. public class DynamicImpl implements Dynamic {  
  9.   
  10.     @Override  
  11.     public String sayHello() {  
  12.         return new StringBuilder(getClass().getName()).append(" is loaded by DexClassLoader").toString();  
  13.     }  
  14. }  
很简单输出一句话，"DynamicImpl is loaded by DexClassLoader."
具体的工程目录如下图：
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点击Build -> make project，这时候会在build\intermediates\classes\debug目录下生成对应的classes文件。
 
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好了我们要把DynamicImpl这个class转换成Dalvik可识别的dex文件，分两步：
1.先导出DynamicImpl这个类为jar包的形式；
2.通过android sdk自带的dx.jar工具转换jar包为dex文件。
完成第一步，当时遇到点麻烦，由于eclipse是基于ant并且有可视化工具，可以直接导出指定文件的jar包，但是android studio不行，那怎么办呢？
我们可以通过gradle task来打包，打开app目录下的build.gradle文件，切记不是根目录的build.gradle文件，加上以下代码：
[plain] view plain copy
 
  1. //删除dynamic.jar包任务  
  2. task clearJar(type: Delete) {  
  3.     delete 'libs/dynamic.jar'  
  4. }  
  5.   
  6. //打包任务  
  7. task makeJar(type:org.gradle.api.tasks.bundling.Jar) {  
  8.     //指定生成的jar名  
  9.     baseName 'dynamic'  
  10.     //从哪里打包class文件  
  11.     from('build/intermediates/classes/debug/wangyang/zun/com/mydexdemo/dynamic/')  
  12.     //打包到jar后的目录结构  
  13.     into('wangyang/zun/com/mydexdemo/dynamic/')  
  14.     //去掉不需要打包的目录和文件  
  15.     exclude('test/', 'Dynamic.class', 'BuildConfig.class', 'R.class')  
  16.     //去掉R$开头的文件  
  17.     exclude{ it.name.startsWith('R$');}  
  18. }  
  19. makeJar.dependsOn(clearJar, build)  

打开AS的 terminal窗口: cd app进入app目录，执行gradle makeJar，然后等待直到出现Build Successfully，这时会在build目录下出现libs/dynamic.jar文件，这个文件就是我们要用的jar包，我们可以使用jd-gui打开看下是不是只有DynamicImpl这个class；
第二步，使用sdk提供的dx.jar将导出的dynamic.jar转换成Dalvik可识别的dex格式，新版的sdk已经将dx.jar放到build-tools\23.0.2\lib目录下，我们在dos下或者在Android studio terminal下面进入到此目录，然后运行下面的命令：
dx --dex --output=dynamic_dex.jar dynamic.jar
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output是你的输出目录，默认就是在当前的根目录下，执行完成后我们就在当前目录下生成了Davilk虚拟机可执行的dex文件，因为这条命令同时会打包dex文件，因此后缀是jar，我们用jd-gui打开dynamic.jar和dynamic_dex.jar这两个文件，看下他们有的结构。
 
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可以看到，打包后的文件其实是一个classes.dex文件，目前为止我们要做的工作已经准备就绪了，接下来就是要在demo中使用这个dex文件。
 
二、删除刚刚新建的impl包以及包内的文件：
因为等下我们要使用的是dex下面的IDynamic实现类，所以我们需要删除当前工程下的IDynamic.java文件和impl包，避免运行时出错。同时，我们要把刚刚生成的dynamic_dex.jar文件放到assets目录下，等下需要把它copy到app/data下使用，删除后的整个工程目录如下：
 
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FileUtils类是从assets目录下copy文件到app/data/cache目录，源码如下：
[java] view plain copy
 
  1. public class FileUtils {  
  2.   
  3.     public static void copyFiles(Context context, String fileName, File desFile) {  
  4.         InputStream in = null;  
  5.         OutputStream out = null;  
  6.         try {  
  7.             in = context.getApplicationContext().getAssets().open(fileName);  
  8.             out = new FileOutputStream(desFile.getAbsolutePath());  
  9.             byte[] bytes = new byte[1024];  
  10.             int i;  
  11.             while ((i = in.read(bytes)) != -1)  
  12.                 out.write(bytes, 0 , i);  
  13.         } catch (IOException e) {  
  14.             e.printStackTrace();  
  15.         }finally {  
  16.             try {  
  17.                 if (in != null)  
  18.                     in.close();  
  19.                 if (out != null)  
  20.                     out.close();  
  21.             } catch (IOException e) {  
  22.                 e.printStackTrace();  
  23.             }  
  24.   
  25.         }  
  26.     }  
  27.   
  28.     public static boolean hasExternalStorage() {  
  29.         return Environment.getExternalStorageState().equals(Environment.MEDIA_MOUNTED);  
  30.     }  
  31.   
  32.     /** 
  33.      * 获取缓存路径 
  34.      * 
  35.      * @param context 
  36.      * @return 返回缓存文件路径 
  37.      */  
  38.     public static File getCacheDir(Context context) {  
  39.         File cache;  
  40.         if (hasExternalStorage()) {  
  41.             cache = context.getExternalCacheDir();  
  42.         } else {  
  43.             cache = context.getCacheDir();  
  44.         }  
  45.         if (!cache.exists())  
  46.             cache.mkdirs();  
  47.         return cache;  
  48.     }  
  49.   
  50. }  
打开MainActivity：
[java] view plain copy
 
  1. public class MainActivity extends AppCompatActivity {  
  2.   
  3.     private Dynamic dynamic;  
  4.   
  5.     @Override  
  6.     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {  
  7.         super.onCreate(savedInstanceState);  
  8.         setContentView(R.layout.activity_main);  
  9.         //添加一个点击事件  
  10.         findViewById(R.id.tx).setOnClickListener(new View.OnClickListener() {  
  11.             @Override  
  12.             public void onClick(View v) {  
  13.                 loadDexClass();  
  14.             }  
  15.         });  
  16.     }  
  17.   
  18.     /** 
  19.      * 加载dex文件中的class，并调用其中的sayHello方法 
  20.      */  
  21.     private void loadDexClass() {  
  22.         File cacheFile = FileUtils.getCacheDir(getApplicationContext());  
  23.         String internalPath = cacheFile.getAbsolutePath() + File.separator + "dynamic_dex.jar";  
  24.         File desFile = new File(internalPath);  
  25.         try {  
  26.             if (!desFile.exists()) {  
  27.                 desFile.createNewFile();  
  28.                 FileUtils.copyFiles(this, "dynamic_dex.jar", desFile);  
  29.             }  
  30.         } catch (IOException e) {  
  31.             e.printStackTrace();  
  32.         }  
  33.   
  34.         //下面开始加载dex class  
  35.         DexClassLoader dexClassLoader = new DexClassLoader(internalPath, cacheFile.getAbsolutePath(), null, getClassLoader());  
  36.         try {  
  37.             Class libClazz = dexClassLoader.loadClass("wangyang.zun.com.mydexdemo.dynamic.impl.IDynamic");  
  38.             dynamic = (Dynamic) libClazz.newInstance();  
  39.             if (dynamic != null)  
  40.                 Toast.makeText(this, dynamic.sayHelloy(), Toast.LENGTH_LONG).show();  
  41.         } catch (Exception e) {  
  42.             e.printStackTrace();  
  43.         }  
  44.     }  
  45.   
  46. }  
程序运行的效果图如下：
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至此，我们关于Android Dex动态加载机制的原理讲到这里，接下来我会分析下通过Dex实现热修复的基本原理。
 
Demo源码地址：https://github.com/wy353208214/MyDexDemo

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