Android开发 - ClassLoader 加载外部类解析
ClassLoader 是什么
- ClassLoader 主要作用是将字节码文件（
.class文件）加载到 Java 虚拟机（JVM）中，以便应用程序可以使用这些类
ClassLoader 的好处
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模块化加载：应用程序可能由多个模块组成，而这些模块可能需要按需加载
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插件机制：很多应用支持插件化，插件在安装或更新后需要动态加载
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热修复：一些应用支持在不重新启动应用的情况下修复 bug，这也需要动态加载新类
ClassLoader 的层次结构
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Bootstrap ClassLoader：引导类加载器，负责加载核心 Java 类库（如
java.lang包） -
System ClassLoader（又称 Application ClassLoader）：系统类加载器，负责加载来自
classpath（或 Android 的 APK 文件中的类路径）中的类 -
Custom ClassLoader：自定义类加载器，开发者可以继承 ClassLoader 并实现自己的加载逻辑，用于特殊场景（如插件化框架、热修复框架）
ClassLoader 的工作原理
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双亲委派模型：ClassLoader 先把类加载的请求传递给父类加载器（通常是上一级的类加载器）。如果父类加载器能找到对应的类，它就加载这个类。
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自己加载：如果父类加载器不能加载该类，那么当前的 ClassLoader 会尝试自己加载
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加载完成：一旦类加载成功，它会被缓存起来，以便后续使用时不需要重新加载
ClassLoader 的应用
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应用启动：使用 PathClassLoader 来加载应用的类和资源
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动态加载：在使用反射（Reflection）或动态加载类（如使用 DexClassLoader）时，ClassLoader 能够帮助动态地加载 .dex 文件或 .jar 文件中的类
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插件化框架：如 RePlugin、Small 等插件化框架都依赖于 ClassLoader 来加载插件中的类
自定义 ClassLoader的高级作用
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动态更新和修复：通过自定义 ClassLoader，可以动态加载新的类文件来替换已有的类，实现应用热修复
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模块隔离：使用自定义 ClassLoader 可以实现不同模块间的类隔离，避免类冲突
代码示例
使用 DexClassLoader 动态加载类
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假设有一个外部的
external.dex文件，其中包含我们想要动态加载的类com.example.external.ExternalClass-
在项目中添加权限：在
AndroidManifest.xml中添加读取外部存储的权限，以便能够从外部存储加载.dex文件<uses-permission android:name="android.permission.READ_EXTERNAL_STORAGE"/> -
代码示例：
import android.content.Context; import android.os.Bundle; import android.widget.Toast; import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity; import java.io.File; import dalvik.system.DexClassLoader; // 当活动创建时调用此方法 public class MainActivity extends AppCompatActivity { @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); // 获取外部 .dex 文件的路径 String dexPath = "/sdcard/external.dex"; // 假设 .dex 文件在外部存储根目录 // 获取应用私有目录作为解压的输出路径 // 使用 getDir 方法获取应用的私有目录，以存储优化后的 .dex 文件 File optimizedDirectory = getDir("dex", Context.MODE_PRIVATE); // Context.MODE_PRIVATE 指定目录私有于该应用 // 使用 DexClassLoader 加载外部 .dex 文件 DexClassLoader dexClassLoader = new DexClassLoader( dexPath, // .dex 文件的路径 optimizedDirectory.getAbsolutePath(), // 解压优化后的 .dex 存放目录 null, // 本示例中没有使用 C/C++ 本地库，所以传 null getClassLoader() // 父类加载器（通常为应用的类加载器） ); try { // 动态加载指定类的 Class 对象 // 使用 dexClassLoader.loadClass 方法动态加载 .dex 文件中的类 Class<?> externalClass = dexClassLoader.loadClass("com.example.external.ExternalClass"); // 创建该类的实例 // 使用 newInstance 方法创建加载类的一个新实例。 Object instance = externalClass.newInstance(); // 调用该类的一个方法 // 使用反射调用该类的方法。这里调用 externalMethod 方法 externalClass.getMethod("externalMethod").invoke(instance); Toast.makeText(this, "External class loaded and method invoked!", Toast.LENGTH_LONG).show(); } catch (Exception e) { // 获可能发生的异常（如类未找到、方法不存在等），并显示错误消息 e.printStackTrace(); Toast.makeText(this, "Failed to load external class: " + e.getMessage(), Toast.LENGTH_LONG).show(); } } }
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注意事项
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权限：应用需要有读取外部存储的权限
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安全性：加载外部代码存在安全风险，需要确保
.dex文件的来源可信 -
兼容性：不同安卓版本的 ClassLoader 机制可能有些不同，确保测试在目标平台上运行
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自定义 ClassLoader 加载外部类
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创建一个自定义的 ClassLoader，并使用它来加载一个外部的类
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创建自定义 ClassLoader：
CustomClassLoader.java// 引入必要的 File 和 FileInputStream 类用于文件操作 import java.io.File; import java.io.FileInputStream; import java.io.IOException; // 定义一个 CustomClassLoader 类，继承自 ClassLoader public class CustomClassLoader extends ClassLoader { // 定义一个类路径的成员变量，用于存储类文件的目录路径 private String classPath; // 构造函数，传入类路径 // 接收一个类路径作为参数，并赋值给成员变量 classPath public CustomClassLoader(String classPath) { this.classPath = classPath; } // 写 ClassLoader 类的 findClass 方法，这个方法是我们自定义类加载的核心 @Override protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { // 将类名转换为文件路径形式 // 将类的全限定名转换为文件系统路径。例如，com.example.MyClass 会转换为 com/example/MyClass.class String fileName = classPath + name.replace(".", "/") + ".class"; try { // 读取类文件 // 创建一个文件输入流，读取指定路径的 .class 文件 FileInputStream fis = new FileInputStream(new File(fileName)); // 创建一个字节数组，用于存储类文件的字节码 byte[] bytes = new byte[fis.available()]; fis.read(bytes); // 读取类文件的内容到字节数组中 fis.close(); // 然后关闭输入流 // 调用 defineClass 方法将字节码转换为 Class 对象。defineClass 是 ClassLoader 类的一个保护方法，用于将字节数组转换为 Class 对象 return defineClass(name, bytes, 0, bytes.length); } catch (IOException e) { // 捕获文件读取异常，打印堆栈跟踪，并抛出 ClassNotFoundException 异常 e.printStackTrace(); // 找不到类时抛出异常 throw new ClassNotFoundException(name); } } } -
使用自定义 ClassLoader：使用 CustomClassLoader 来加载外部的类
// 定义一个测试类 TestCustomClassLoader public class TestCustomClassLoader { // 主方法入口 public static void main(String[] args) { // 指定外部类路径，例如 "/path/to/classes/" // 定义类文件的路径。注意，这个路径需要指向包含要加载的 .class 文件的目录 String classPath = "/path/to/classes/"; // 创建 CustomClassLoader 的实例，并传入类路径 CustomClassLoader customClassLoader = new CustomClassLoader(classPath); try { // 使用自定义类加载器加载指定的外部类 "com.example.MyClass" Class<?> clazz = customClassLoader.loadClass("com.example.MyClass"); // 创建加载类的一个实例。注意：newInstance() 已经被弃用，推荐使用 clazz.getDeclaredConstructor().newInstance() Object instance = clazz.newInstance(); // 输出加载类的名称 System.out.println("加载的类: " + clazz.getName()); // 输出实例对象 System.out.println("实例对象: " + instance); // 捕获各种可能的异常，如类找不到、实例化异常和非法访问异常，并打印异常信息 } catch (ClassNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } catch (InstantiationException e) { e.printStackTrace(); } catch (IllegalAccessException e) { e.printStackTrace(); } } }
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这种技术在安卓开发中的插件化和动态修复等场景中非常有用
总结
- ClassLoader 扮演着重要的角色，提供了类的动态加载和运行时机制，使应用能够更加灵活和动态化
