[转]Android 类加载器

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类的生命周期

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加载阶段

加载阶段可以细分如下

加载类的二进制流的方法

验证

验证是连接阶段的第一步,这一阶段的目的是为了确保 Class 文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求,并且不会危害虚拟机自身的安全。

1、文件格式验证:如是否以魔数 0xCAFEBABE 开头、主、次版本号是否在当前虚拟机处理范围之内、常量合理性验证等。
此阶段保证输入的字节流能正确地解析并存储于方法区之内,格式上符合描述一个 Java类型信息的要求。
元数据验证:是否存在父类,父类的继承链是否正确,抽象类是否实现了其父类或接口之中要求实现的所有方法,字段、方法是否与父类产生矛盾等。
2、第二阶段,保证不存在不符合 Java 语言规范的元数据信息。
3、字节码验证:通过数据流和控制流分析,确定程序语义是合法的、符合逻辑的。例如保证跳转指令不会跳转到方法体以外的字节码指令上。
4、符号引用验证:在解析阶段中发生,保证可以将符号引用转化为直接引用。

可以考虑使用 -Xverify:none 参数来关闭大部分的类验证措施,以缩短虚拟机类加载的时间。

准备

为类变量分配内存并设置类变量初始值,这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配。

解析

虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。
解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型、方法句柄和调用点限定符 7 类符号引用进行

初始化

到初始化阶段,才真正开始执行类中定义的 Java 程序代码,此阶段是执行 () 方法的过程。

类加载的时机

虚拟机规范规定了有且只有 5 种情况必须立即对类进行“初始化”(而加载、验证、准备自然需要在此之前开始)

注意:
1、通过子类引用父类的静态字段,不会导致子类初始化。
2、通过数组定义来引用类,不会触发此类的初始化。MyClass[] cs = new MyClass[10];
3、常量在编译阶段会存入调用类的常量池中,本质上并没有直接引用到定义常量的类,因此不会触发定义常量的类的初始化。

类加载器

把实现类加载阶段中的“通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流”这个动作的代码模块称为“类加载器”。
将 class 文件二进制数据放入方法区内,然后在堆内(heap)创建一个 java.lang.Class 对象,Class 对象封装了类在方法区内的数据结构,并且向开发者提供了访问方法区内的数据结构的接口。

类的唯一性

对于任意一个类,都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立其在Java虚拟机中的唯一性。

即使两个类来源于同一个 Class 文件,被同一个虚拟机加载,只要加载它们的类加载器不同,那这两个类也不相等。

这里所指的“相等”,包括代表类的 Class 对象的 equals() 方法、 isAssignableFrom() 方法、isInstance() 方法的返回结果,也包括使用 instanceof 关键字做对象所属关系判定等情况

双亲委托机制

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如果一个类加载器收到了类加载的请求,它首先不会自己去尝试加载这个类,而是把这个请求委派给父类加载器去完成,每一个层次的类加载器都是如此,因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中,只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求(它的搜索范围中没有找到所需的类)时,子加载器才会尝试自己去加载。

    protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
            // First, check if the class has already been loaded
//先从缓存中加没加载这个类
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                try {
                    if (parent != null) {
//从parent中加载
                        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
                }
//加载不到,就自己加载
                if (c == null) {
                    // If still not found, then invoke findClass in order
                    // to find the class.
                    c = findClass(name);
                }
            }
            return c;
    }

好处

避免重复加载,当父加载器已经加载了该类的时候,就没有必要子ClassLoader再加载一次。
安全性考虑,防止核心API库被随意篡改。

Android中ClassLoader

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ClassLoader的加载流程源码分析

-> ClassLoader.java 类

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) {
                    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) {
                // If still not found, then invoke findClass in order
                // to find the class.
                c = findClass(name);
            }
        }
        return c;
}

findClass方法由子类实现

protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    throw new ClassNotFoundException(name);
}

BaseDexClassLoader类中findClass方法

protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    List<Throwable> suppressedExceptions = new ArrayList<Throwable>();
    // pathList是DexPathList,是具体存放代码的地方。
    Class c = pathList.findClass(name, suppressedExceptions);
    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;
}

DexPathList的findClass方法

public Class<?> findClass(String name, List<Throwable> suppressed) {
    for (Element element : dexElements) {
        Class<?> clazz = element.findClass(name, definingContext, suppressed);
        if (clazz != null) {
            return clazz;
        }
    }

    if (dexElementsSuppressedExceptions != null) {
        suppressed.addAll(Arrays.asList(dexElementsSuppressedExceptions));
    }
    return null;
}

Element的findClass方法

public Class<?> findClass(String name, List<Throwable> suppressed) {
    for (Element element : dexElements) {
        Class<?> clazz = element.findClass(name, definingContext, suppressed);
        if (clazz != null) {
            return clazz;
        }
    }

    if (dexElementsSuppressedExceptions != null) {
        suppressed.addAll(Arrays.asList(dexElementsSuppressedExceptions));
    }
    return null;
}
public Class<?> findClass(String name, ClassLoader definingContext,
        List<Throwable> suppressed) {
    return dexFile != null ? dexFile.loadClassBinaryName(name, definingContext, suppressed) : null;
}
public Class loadClassBinaryName(String name, ClassLoader loader, List<Throwable> suppressed) {
    return defineClass(name, loader, mCookie, this, suppressed);
}

private static Class defineClass(String name, ClassLoader loader, Object cookie,
                                 DexFile dexFile, List<Throwable> suppressed) {
    Class result = null;
    try {
        result = defineClassNative(name, loader, cookie, dexFile);
    } catch (NoClassDefFoundError e) {
        if (suppressed != null) {
            suppressed.add(e);
        }
    } catch (ClassNotFoundException e) {
        if (suppressed != null) {
            suppressed.add(e);
        }
    }
    return result;
}

// 调用 Native 层代码
private static native Class defineClassNative(String name, ClassLoader loader, Object cookie, DexFile dexFile)

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作者:Arrom
链接:https://juejin.cn/post/7038476576366788621
来源:稀土掘金
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