dex文件加载流程(一)

dex文件加载系列文章链接：

  1. PathClassLoader、DexClassLoader

    dex文件加载流程(一)

    dex文件加载流程(二)

    dex文件加载流程(三)

  2. InMemoryDexClassLoader

    InMemoryDexClassLoader加载内存dex的流程

一、PathClassLoader和DexClassLoader

Android启动APP时，会加载dex文件，而与加载dex文件相关的是两个ClassLoader：

  1. PathClassLoader

    只能加载系统中已经安装过的apk

  2. DexClassLoader

    可以加载jar、apk、dex，也可以从SD卡中加载未安装的apk

PathClassLoader和DexClassLoader对应代码分别如下：

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//路径：/libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/PathClassLoader.java
public class PathClassLoader extends BaseDexClassLoader {
    
    public PathClassLoader(String dexPath, ClassLoader parent) {
        super(dexPath, null, null, parent);
    }
    
    public PathClassLoader(String dexPath, String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
        super(dexPath, null, librarySearchPath, parent);
    }
    
}

//路径：/libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/DexClassLoader.java
public class DexClassLoader extends BaseDexClassLoader {
    
    public DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory,
            String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
        super(dexPath, new File(optimizedDirectory), librarySearchPath, parent);
    }
    
}

两者的父类都是BaseDexClassLoader，且都是用父类的四个参数的构造方法，对应代码如下：

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//路径：/libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/BaseDexClassLoader.java
public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory,
                          String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
    super(parent);
    this.pathList = new DexPathList(this, dexPath, librarySearchPath, null);

    if (reporter != null) {
        reporter.report(this.pathList.getDexPaths());
    }
}

在构造方法中，创建一个DexPathList实例。

二、DexPathList()

DexPathList代码如下：

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//路径：/libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/DexPathList.java
public DexPathList(ClassLoader definingContext, String dexPath, String librarySearchPath, File optimizedDirectory) {
    ......
    this.definingContext = definingContext;

    ArrayList<IOException> suppressedExceptions = new ArrayList<IOException>();
    // save dexPath for BaseDexClassLoader
    this.dexElements = makeDexElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory,
                                       suppressedExceptions, definingContext);//

    this.nativeLibraryDirectories = splitPaths(librarySearchPath, false);
    this.systemNativeLibraryDirectories = splitPaths(System.getProperty("java.library.path"), true);
    List<File> allNativeLibraryDirectories = new ArrayList<>(nativeLibraryDirectories);
    allNativeLibraryDirectories.addAll(systemNativeLibraryDirectories);

    this.nativeLibraryPathElements = makePathElements(allNativeLibraryDirectories);//

    if (suppressedExceptions.size() > 0) {
        this.dexElementsSuppressedExceptions =
            suppressedExceptions.toArray(new IOException[suppressedExceptions.size()]);
    } else {
        dexElementsSuppressedExceptions = null;
    }
}

构造方法中，主要是调用了makeDexElements()方法（makePathElements()先不讲），赋值给this.dexElements，该类型为Element数组，查看Element类的代码可知，类中有DexFile类型的dexFile字段。

三、makeDexElements()

回到makeDexElements()方法，该方法如下：

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//路径：/libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/DexPathList.java
private static Element[] makeDexElements(List<File> files, File optimizedDirectory,
                                         List<IOException> suppressedExceptions, ClassLoader loader) {
    Element[] elements = new Element[files.size()];
    int elementsPos = 0;
	//遍历所有文件
    for (File file : files) {
        if (file.isDirectory()) {//文件夹
            elements[elementsPos++] = new Element(file);
        } else if (file.isFile()) {//文件
            String name = file.getName();

            if (name.endsWith(DEX_SUFFIX)) {// 判断文件后缀名，DEX_SUFFIX = ".dex"
                try {
                    //调用loadDexFile加载dex文件
                    DexFile dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory, loader, elements);
                    if (dex != null) {
                        elements[elementsPos++] = new Element(dex, null);
                    }
                } catch (IOException suppressed) {
                    System.logE("Unable to load dex file: " + file, suppressed);
                    suppressedExceptions.add(suppressed);
                }
            } else {//zip file?
                DexFile dex = null;
                try {
                    dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory, loader, elements);
                } catch (IOException suppressed) {//zip中没有dex文件
                    suppressedExceptions.add(suppressed);
                }

                if (dex == null) {
                    elements[elementsPos++] = new Element(file);
                } else {
                    elements[elementsPos++] = new Element(dex, file);
                }
            }
        } else {
            System.logW("ClassLoader referenced unknown path: " + file);
        }
    }
    if (elementsPos != elements.length) {
        elements = Arrays.copyOf(elements, elementsPos);
    }
    return elements;
}

遍历所有文件，寻找dex文件并调用loadDexFile()加载dex文件。

四、loadDexFile()

该方法如下：

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//路径：/libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/DexPathList.java
private static DexFile loadDexFile(File file, File optimizedDirectory, ClassLoader loader,
                                   Element[] elements) throws IOException {
    if (optimizedDirectory == null) {
        return new DexFile(file, loader, elements);
    } else {
        String optimizedPath = optimizedPathFor(file, optimizedDirectory);
        return DexFile.loadDex(file.getPath(), optimizedPath, 0, loader, elements);
    }
}

这里再次讲解一下dex文件优化。在Android系统中，应用程序首次启动，会对应用的dex文件进行优化，并在cache/dalvik-cache目录下生成缓存文件，以加快应用的启动速度。代码中optimizedDirectory即指缓存文件所在路径，默认cache/dalvik-cache目录。

回到代码中，如果APP没有相应的缓存文件，则通过调用DexFile()来解析dex文件，否则调用DexFile.loadDex()方法解析缓存文件。

4.1 DexFile()

对应代码如下：

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//路径：/libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/DexFile.java
DexFile(File file, ClassLoader loader, DexPathList.Element[] elements)
    throws IOException {
    this(file.getPath(), loader, elements);
}

//进而调用
DexFile(String fileName, ClassLoader loader, DexPathList.Element[] elements) throws IOException {
    mCookie = openDexFile(fileName, null, 0, loader, elements);
    mInternalCookie = mCookie;
    mFileName = fileName;
    //System.out.println("DEX FILE cookie is " + mCookie + " fileName=" + fileName);
}

最终调用openDexFile()方法，现在这里停下。

4.2 DexFile.loadDex()

对应代码如下：

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//路径：/libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/DexFile.java
static DexFile loadDex(String sourcePathName, String outputPathName,
                       int flags, ClassLoader loader, DexPathList.Element[] elements) throws IOException {
    return new DexFile(sourcePathName, outputPathName, flags, loader, elements);
}

//进而调用
private DexFile(String sourceName, String outputName, int flags, ClassLoader loader,
                DexPathList.Element[] elements) throws IOException {
    ......
    mCookie = openDexFile(sourceName, outputName, flags, loader, elements);
    mInternalCookie = mCookie;
    mFileName = sourceName;
    //System.out.println("DEX FILE cookie is " + mCookie + " sourceName=" + sourceName + " outputName=" + outputName);
}

可以看到，不管调用的是new DexFile()还是DexFile.loadDex() ，最终都会调用openDexFile()。

五、openDexFile()

对应代码如下：

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//路径：/libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/DexFile.java
private static Object openDexFile(String sourceName, String outputName, int flags,
                                  ClassLoader loader, DexPathList.Element[] elements) throws IOException {
    // Use absolute paths to enable the use of relative paths when testing on host.
    return openDexFileNative(new File(sourceName).getAbsolutePath(),
                             (outputName == null)
                             ? null
                             : new File(outputName).getAbsolutePath(),
                             flags,
                             loader,
                             elements);
}

最终调用openDexFileNative()方法，顾名思义，这是个native方法，在目录art/runtime/native/dalvik_system_DexFile.cc下。

在下一篇文章中，将继续沿着openDexFileNative()方法分析dex文件加载流程。

六、总览图

参考：

入门ART虚拟机(1)——加载DEX文件 - 简书 (jianshu.com)

Dex文件加载以及类加载流程_两个dex间能引用类吗-CSDN博客

http://aospxref.com/android-8.0.0_r36/

Android
#Android源码解析 #dex
dex文件加载流程(一)
http://example.com/2023/11/20/Android安全/dex文件加载流程(一)/
作者
gla2xy
发布于
2023年11月20日
许可协议