Android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。
只不过Android平台上虚拟机运行的是Dex字节码,一种对class文件优化的产物,传统Class文件是一个Java源码文件会生成一个.class文件，而Android是把所有Class文件进行合并，优化，然后生成一个最终的class.dex,目的是把不同class文件重复的东西只需保留一份,如果我们的Android应用不进行分dex处理,最后一个应用的apk只会有一个dex文件。
首先看一下Android平台中几个常用的加载相关的类，以及他们的继承关系。
- PathClassLoader是用来加载Android系统类和应用的类。
- DexClassLoader支持加载APK、DEX和JAR，也可以从SD卡进行加载。
ClassLoader类的主要职责：根据一个指定的类的名称，找到或者生成其对应的字节代码，然后从这些字节代码中定义出一个 Java 类，即 java.lang.Class类的一个实例。 （还可以加载图片等，这里不讨论）
ClassLoader中的主要方法及含义
下面这段代码时loadClass的实现，可以看出首先会查找加载类是否已经被加载了，如果是直接返回。否则，通过findClass()查找
1 protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) 2 throws ClassNotFoundException 3 { 4 // First, check if the class has already been loaded 5 Class c = findLoadedClass(name); 6 if (c == null) { 7 // If still not found, then invoke findClass in order 8 // to find the class. 9 c = findClass(name); 10 // this is the defining class loader; record the stats 11 } 12 return c; 13 }
在BaseClassLoader中的findClass函数：实际是在一个pathList中去查找这个类。
1 protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { 2 List<Throwable> suppressedExceptions = new ArrayList<Throwable>(); 3 Class c =pathList.findClass
(name, suppressedExceptions); 4 if (c == null) { 5 ClassNotFoundException cnfe = new ClassNotFoundException("Didn't find class "" + name + "" on path: " + pathList); 6 for (Throwable t : suppressedExceptions) { 7 cnfe.addSuppressed(t); 8 } 9 throw cnfe; 10 } 11 return c; 12 }
DexPathList的源码可知，成员变量dexElements用来保存dex数组，而每个dex文件其实就是DexFile对象。遍历dexElements，然后通过DexFile去加载class文件，加载成功就返回，否则返回null，看到这里应该基本知道我们想干啥了，我打算在dexElements上面做手脚，可以通过反射来加载。
1 /*package*/ final class DexPathList { 2 private static final String DEX_SUFFIX = ".dex"; 3 private static final String JAR_SUFFIX = ".jar"; 4 private static final String ZIP_SUFFIX = ".zip"; 5 private static final String APK_SUFFIX = ".apk"; 6 7 /** class definition context */ 8 private final ClassLoader definingContext; 9 10 /** 11 * List of dex/resource (class path) elements. 12 * Should be called pathElements, but the Facebook app uses reflection 13 * to modify 'dexElements' (http://b/7726934). 14 */ 15 private final Element[] dexElements; 16 17 /** 18 * Finds the named class in one of the dex files pointed at by 19 * this instance. This will find the one in the earliest listed 20 * path element. If the class is found but has not yet been 21 * defined, then this method will define it in the defining 22 * context that this instance was constructed with. 23 * 24 * @param name of class to find 25 * @param suppressed exceptions encountered whilst finding the class 26 * @return the named class or {@code null} if the class is not 27 * found in any of the dex files 28 */ 29 public Class findClass(String name, List<Throwable> suppressed) { 30 for (Element element : dexElements) { 31 DexFile dex = element.dexFile; 32 33 if (dex != null) { 34 Class clazz = dex.loadClassBinaryName(name, definingContext, suppressed); 35 if (clazz != null) { 36 return clazz; 37 } 38 } 39 } 40 if (dexElementsSuppressedExceptions != null) { 41 suppressed.addAll(Arrays.asList(dexElementsSuppressedExceptions)); 42 } 43 return null; 44 } 45 }
实际程序运行时我们只需要将本地加载的dex文件插入到DexPathList中的dexElements中，后续程序运行时就会自动到该变量中去查找新的类，这就是该篇讲的热修复的原理。
补丁包dex文件生成
如果某个APP远程出现bug，那么开发者如何生成一个新的dex文件，然后通过网络下发到客户端呢？
1.到该android sdk的该目录下：（不一定是23.0.1也可以是其它版本号）
2. 将要生成的dex的class文件（全路径）放到该目录下（对应上图中的com文件夹）。class文件可以从Android Studio的该目录拷贝：
3. 运行如下命令即可根据MyTestClass.class文件本地生成补丁包： patch.dex
.dx.bat --dex --output=patch.dex .comxxxxxxhotfix_qqzoneMyTestClass.class
通过反射将本地dex注入
前面已经介绍了ClassLoader的一些接口和DexPathList。下面将介绍如何一步一步将本地（可能是通过网络从服务端获取的）dex文件动态加载到内存中。
1. 通过反射获取dexElements
1 private static Object getDexElementByClassLoader(ClassLoader classLoader) throws Exception { 2 Class<?> classLoaderClass = Class.forName("dalvik.system.BaseDexClassLoader"); 3 Field pathListField = classLoaderClass.getDeclaredField("pathList"); 4 pathListField.setAccessible(true); 5 Object pathList = pathListField.get(classLoader); 6 7 Class<?> pathListClass = pathList.getClass(); 8 Field dexElementsField = pathListClass.getDeclaredField("dexElements"); 9 dexElementsField.setAccessible(true); 10 Object dexElements = dexElementsField.get(pathList); 11 12 return dexElements; 13 }
2. 获取本地dex补丁包，生成dexElement，并合并到已有的dexElements中（通过combineArray函数）
1 public static void loadFixedDex(Context context,String path){ 2 3 String optimizeDir = context.getDir("odex",Context.MODE_PRIVATE)+File.separator+"opt_dex"; 4 File fopt = new File(optimizeDir); 5 if(!fopt.exists()){ 6 fopt.mkdirs(); 7 } 8 //1.加载应用程序的dex 9 try { 10 PathClassLoader pathLoader = (PathClassLoader) context.getClassLoader(); 11 //2.加载指定的修复的dex文件。 12 DexClassLoader classLoader = new DexClassLoader( 13 path,//String dexPath, 14 fopt.getAbsolutePath(),//String optimizedDirectory, 15 null,//String libraryPath, 16 pathLoader//ClassLoader parent 17 ); 18 //3.合并 19 Object path_pathList = getPathList(pathLoader); 20 Object dex_pathList = getPathList(classLoader); 21 Object path_DexElements = getDexElements(path_pathList); 22 Object dex_DexElements = getDexElements(dex_pathList); 23 //合并完成 24 Object dexElements = combineArray(dex_DexElements,path_DexElements); 25 //重写给PathList里面的lement[] dexElements;赋值 26 Object pathList = getPathList(pathLoader); 27 setField(pathList,pathList.getClass(),"dexElements",dexElements); 28 29 } catch (Exception e) { 30 e.printStackTrace(); 31 } 32 } 33
private static void setField(Object obj,Class<?> cl, String field, Object value) throws Exception {
Field localField = cl.getDeclaredField(field);
localField.setAccessible(true);
localField.set(obj,value);
}
问题1：
假设class.dex中有一个bug.class出现了bug，现在希望获通过一个fixbug.class生成了一个补丁包patch.dex。 如果我们APP初始化的时候就加载pathc.dex 不会出现问题，下次调用bug.class会优先使用patch.dex中的bug.class而不是.
总结： 当代码中已经调用了有问题的类，而没有加载patch.dex，后续加载将不会再起作用。
问题2： CLASS_ISPREVERIFIED标记问题
如果待修复的类bug.class中没有引用到class.dex中其它类，则bug.class不会被打上该标记，热修复不会出现问题。
如果bug.class中引用了class.dex 情况。 // 后续有时间再补充。
实际业务使用场景：
项目本地有一套代码逻辑，当本地代码执行失败后，会从服务端获取补丁包（.dex文件）。因为提前知道补丁包的类名和接口，所以通过DexClassLoader 将补丁信息加载成一个类，然后再通过反射构造一个该类的对象。同时可以通过反射调用类里面相关的接口了，这样就相当于对本地的代码进行了替换也是一种修复过程。
Class<?> clazz; DexClassLoader dexClassLoader = new DexClassLoader(patchSaveDir + patchName, dataDir, "", getClass().getClassLoader()); clazz = dexClassLoader.loadClass(className); Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(); Object object = constructor.newInstance();
自此，简单的类加载机制和热修复就介绍完毕了！
参考：
https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-classloader/