ClassLoader和热更新

标签（空格分隔）： classloader multidex 热更新

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前言：Android P的发布，使得一大批使用第三方热更新框架的APP一片哀嚎(核心原因是：Android P 禁止应用通过反射，JNI等方式调用系统的非SDK方法，第三框架或多或少都用到了反射，在Android P上APP的功能失效)
感谢磊神分享

Java Classloader

• 加载对象：字节码文件
• 动态加载：运行时需要该类时再加载到JＶＭ
• 父加载器与委托加载
• 常见的类加载器：
  • BootstrapClassloader
    纯ｃ++实现的类加载器，没有对应的java类，主要加载的jre/lib/目录下的核心库
  • ExtClassloader
    主要加载jre/lib/ext/目录下的扩展包
  • AppClassloader
    主要加载java classpath路径下的包

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类的继承关系：

注：
ExtClassLoader.java 和 AppClassLoader.java本身不具有类的继承关系，他们共同继承URLClassLoader.java

    /*
     * Returns the class loader used to launch the main application.
     */
    public ClassLoader getClassLoader() {
        return loader;
    }
    /*
     * The class loader used for loading installed extensions.
     */
    static class ExtClassLoader extends URLClassLoader {}

/**
     * The class loader used for loading from java.class.path.
     * runs in a restricted security context.
     */
    static class AppClassLoader extends URLClassLoader {}

Parent通过ExtClassLoader 构建 APPClassLoader：

        ClassLoader extcl;
        try {
            extcl = ExtClassLoader.getExtClassLoader();
        } catch (IOException e) {
            throw new InternalError(
                "Could not create extension class loader", e);
        }

        // Now create the class loader to use to launch the application
        try {
        //将ExtClassLoader对象实例传递进去
            loader = AppClassLoader.getAppClassLoader(extcl);
        } catch (IOException e) {
            throw new InternalError(
                "Could not create application class loader", e);
        }

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ClassLoader 测试代码

        ClassLoader appClassLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();
        System.out.println("app ClassLoader : " + appClassLoader);
        System.out.println("app ClassLoader class : " + appClassLoader.getClass());
        System.out.println("app ClassLoader load Path : " + System.getProperty("java.class.path"));
        
        System.out.println("-------------------------");
    
        ClassLoader extClassLoader = appClassLoader.getParent();
        System.out.println("ext ClassLoader : " + extClassLoader);
        System.out.println("ext ClassLoader class : " + extClassLoader.getClass());
        System.out.println("ext ClassLoader load Path : " + System.getProperty("java.ext.dirs"));
        
        System.out.println("-------------------------");

        ClassLoader bootClassLoader = extClassLoader.getParent();
        System.out.println("boot ClassLoader : " + bootClassLoader);
        System.out.println("boot ClassLoader load Path : " +(System.getProperty("sun.boot.class.path")));

执行结果如下：

app ClassLoader : sun.misc.Launcher$AppClassLoader@c387f44
app ClassLoader class : class sun.misc.Launcher$AppClassLoader
app ClassLoader load Path : D:\Android_work\java\ClassLoaderTest\bin
-------------------------
ext ClassLoader : sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@659e0bfd
ext ClassLoader class : class sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
ext ClassLoader load Path : D:\soft\devsoft\soft\jre\lib\ext;C:\Windows\Sun\Java\lib\ext
-------------------------
boot ClassLoader : null
boot ClassLoader load Path : D:\soft\devsoft\soft\jre\lib\resources.jar;D:\soft\devsoft\soft\jre\lib\rt.jar;D:\soft\devsoft\soft\jre\lib\sunrsasign.jar;D:\soft\devsoft\soft\jre\lib\jsse.jar;D:\soft\devsoft\soft\jre\lib\jce.jar;D:\soft\devsoft\soft\jre\lib\charsets.jar;D:\soft\devsoft\soft\jre\lib\jfr.jar;D:\soft\devsoft\soft\jre\classes

为什么要引入父委托加载机制

• 保证软件系统的安全性，防止注入恶意代码
• 可以通过父委托机制实现"伪继承"的方式调用系统私有方法或者实现多版本SDK兼容
  例如：
  String.java此方法不公开，而我们想使用，最常用的方式是反射。介绍另外一种方法利用ClassLoader的加载顺序实现"伪继承"：
  1.在应用中构建一个同包名和同函数的String方法，并将非公开的方法设置为public,在编译时会使用应用中的String，运行时由于ClassLoader的父委托机制，优先加载系统类(public等关键字在编译时后无效)

 /**
     * Copy characters from this string into dst starting at dstBegin.
     * This method doesn't perform any range checking.
     */
    void getChars(char dst[], int dstBegin) {
        System.arraycopy(value, 0, dst, dstBegin, value.length);
    }

Android Classloader

• 加载对象：dex文件、jar及apk
• 常用类加载器：
  • BootClassLoader
    所有类加载器的parent，是ClassLoader的内部类；和java的BootStrapClassLoader不一样，是由java代码实现的
  • PathClassLoader（系统默认加载器）
    一般加载已安装好的apk文件，/data/app目录下
    • DVM虚拟机（JIT）
    • ART虚拟机(AOT) 可加载未安装的dex、jar或者apk文件
  • DexClassLoader
    　加载路径需要在创建DexClassLoader时传入，所以可以加载任何路径下的dex、jar或者apk文件

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• 动态加载的两种方式（个人理解其实就是热更新实现的两种方式）
  • 将DexClassLoader放在PathClassLoader和BootClassLloader之间
  • 将DexClassLoader要加载的文件路径追加到PathClassLoader的DexPathList的后面

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Android Multidex（分包）

• 分包机制
  • 什么是分包

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- 解决65535问题

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在android 5.0之前，DVM虚拟机用short类型的变量保存了一个dex文件中的方法数，所以最大值是65535

• 分包方法
  • gradle本身支持自动分包，清单文件配置即可
    • 配置依赖"com.android.support:multidex:1.0.0"
    • 启动multidex: multiDexEnable true
    • 在application里配置: MultiDex.install()
  • 开发者自己分包，自己动态加载
    将class文件转为dex文件：
    使用android sdk里的build-tool下的dx工具，执行
    dx --dex --output=xxx.dex xxx.class

带包名的类转dex注意: 最后一个参数应当携带包的相对路径，例如：
dx –-dex –-output=xxx.dex 包名/xxx.class

基于类加载器实现的简单热更新Demo

准备操作:生成补丁文件与搭建后台

• dx --dex --output=patch.dex com/sensetime/classloader/Statistic.class
• java servlet搭建简单后台
• 客户端启动检查是否要热更新，进行多线程下载补丁文件
• 将下载好的补丁文件拷贝到应用私有目录下
• 动态加载补丁文件

第一种实现

• 将DexClassLoader放在PathClassLoader和BootClassLoader之间

第二种实现

• 将DexClassLoader要加载的文件路径追加到PathClassLoader的DexPathList的后面

结语：第三方热更新的框架基本都是通过这两种方式实现热更新，但是在Android P上或多或少都存在问题，建议大家尽量使用Android 标准的接口，原因在于Android逐渐加强了系统安全控制，第三方框架或多或少有很多灰色地带。

参考

android mutidex的原理和实现