DexClassLoader动态加载分析
转载自：http://www.blogfshare.com/dexclassloader.html
看到原来有把原始的dex文件加密保存，然后解密后使用DexClassLoader加载文件的方法，就来分析下DexClassLoader的加载流程：
源码地址：http://androidxref.com/4.4_r1/xref/libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/DexClassLoader.java
该class加载器是加载包含classes.dex文件的jar文件或者apk文件，需要一个应用私有的，可写的目录去缓存优化的classes。可以用使用File dexoutputDir = context.getDir(“dex”,0);创建一个这样的目录，不要使用外部缓存，以保护你的应用被代码注入。
构造方法如下：
public class DexClassLoader extends BaseDexClassLoader {
下面这段注释详细地说明了这个构造函数中各个参数地意义，不作阐述了，希望大家能够认真阅读，思考；
public DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory,
String libraryPath, ClassLoader parent) {
super(dexPath, new File(optimizedDirectory), libraryPath, parent);
}
}
dexpath为jar或apk文件目录。
optimizedDirectory为优化dex缓存目录。
libraryPath包含native lib的目录路径。
parent父类加载器。
然后执行的是父类的构造函数：
super(dexPath, new File(optimizedDirectory), libraryPath, parent);
BaseDexClassLoader 的构造函数如下：
public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory,
String libraryPath, ClassLoader parent) {
super(parent);
this.pathList = new DexPathList(this, dexPath, libraryPath, optimizedDirectory);
}
第一句调用的还是父类的构造函数，也就是ClassLoader的构造函数：
protected ClassLoader(ClassLoader parentLoader) {
this(parentLoader, false);
}
/*
* constructor for the BootClassLoader which needs parent to be null.
*/
ClassLoader(ClassLoader parentLoader, boolean nullAllowed) {
if (parentLoader == null && !nullAllowed) {
throw new NullPointerException(“parentLoader == null && !nullAllowed”);
}
parent = parentLoader;
}
该构造函数把传进来的父类加载器赋给了私有变量parent。
再来看
this.pathList = new DexPathList(this, dexPath, libraryPath, optimizedDirectory);
pathList为该类的私有成员变量，类型为DexPathList，进去DexPathList函数：
public DexPathList(ClassLoader definingContext, String dexPath,
String libraryPath, File optimizedDirectory) {
………..
this.dexElements = makeDexElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory,
suppressedExceptions);
………..
}
前面是一些对于传入参数的验证，然后调用了makeDexElements。
private static Element[] makeDexElements(ArrayList
ArrayList
ArrayList
for (File file : files) {
File zip = null;
DexFile dex = null;
String name = file.getName();
if (name.endsWith(DEX_SUFFIX)) { //dex文件处理
// Raw dex file (not inside a zip/jar).
try {
dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory);
} catch (IOException ex) {
System.logE(“Unable to load dex file: ” + file, ex);
}
} else if (name.endsWith(APK_SUFFIX) || name.endsWith(JAR_SUFFIX)
|| name.endsWith(ZIP_SUFFIX)) { //apk，jar，zip文件处理
zip = file;
try {
dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory);
} catch (IOException suppressed) {
suppressedExceptions.add(suppressed);
}
} else if (file.isDirectory()) {
elements.add(new Element(file, true, null, null));
} else {
System.logW(“Unknown file type for: ” + file);
}
if ((zip != null) || (dex != null)) {
elements.add(new Element(file, false, zip, dex));
}
}
return elements.toArray(new Element[elements.size()]);
}
}
不管是dex文件，还是apk文件最终加载的都是loadDexFile，跟进这个函数：
private static DexFile loadDexFile(File file, File optimizedDirectory)
throws IOException {
if (optimizedDirectory == null) {
return new DexFile(file);
} else {
String optimizedPath = optimizedPathFor(file, optimizedDirectory);
return DexFile.loadDex(file.getPath(), optimizedPath, 0);
}
}
如果optimizedDirectory为null就会调用openDexFile(fileName, null, 0);加载文件。
否则调用DexFile.loadDex(file.getPath(), optimizedPath, 0);
而这个函数也只是直接调用new DexFile(sourcePathName, outputPathName, flags);
里面调用的也是openDexFile(sourceName, outputName, flags);
所以最后都是调用openDexFile，跟进这个函数：
private static int openDexFile(String sourceName, String outputName,
int flags) throws IOException {
return openDexFileNative(new File(sourceName).getCanonicalPath(),
(outputName == null) ? null : new File(outputName).getCanonicalPath(),
flags);
}
而这个函数调用的是so的openDexFileNative这个函数。打开成功则返回一个cookie。
接下来就是分析native函数的实现部分了。
———-openDexFileNative———-
代码地址：http://androidxref.com/4.4_r1/xref/dalvik/vm/native/dalvik_system_DexFile.cpp
static void Dalvik_dalvik_system_DexFile_openDexFileNative(const u4* args,
JValue* pResult)
{
……………
if (hasDexExtension(sourceName)
&& dvmRawDexFileOpen(sourceName, outputName, &pRawDexFile, false) == 0) {
ALOGV(“Opening DEX file ‘%s’ (DEX)”, sourceName);
pDexOrJar = (DexOrJar*) malloc(sizeof(DexOrJar));
pDexOrJar->isDex = true;
pDexOrJar->pRawDexFile = pRawDexFile;
pDexOrJar->pDexMemory = NULL;
} else if (dvmJarFileOpen(sourceName, outputName, &pJarFile, false) == 0) {
ALOGV(“Opening DEX file ‘%s’ (Jar)”, sourceName);
pDexOrJar = (DexOrJar*) malloc(sizeof(DexOrJar));
pDexOrJar->isDex = false;
pDexOrJar->pJarFile = pJarFile;
pDexOrJar->pDexMemory = NULL;
} else {
ALOGV(“Unable to open DEX file ‘%s’”, sourceName);
dvmThrowIOException(“unable to open DEX file”);
}
……………
}
这里会根据是否为dex文件或者包含classes.dex文件的jar，分别调用函数dvmRawDexFileOpen和dvmJarFileOpen来处理，最终返回一个DexOrJar的结构。
首先来看dvmRawDexFileOpen函数的处理：
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int dvmRawDexFileOpen(const char* fileName, const char* odexOutputName,
RawDexFile** ppRawDexFile, bool isBootstrap)
{
……………..
dexFd = open(fileName,
O_RDONLY);
if (dexFd < 0) goto bail;
/* If we fork/exec into dexopt, don't let it inherit
the open fd. */
dvmSetCloseOnExec(dexFd);
//校验前8个字节的magic是否正确，然后把校验和保存到adler32
if (verifyMagicAndGetAdler32(dexFd, &adler32) < 0) {
ALOGE("Error
with header for %s", fileName);
goto bail;
}
//得到文件修改时间以及文件大小
if (getModTimeAndSize(dexFd, &modTime, &fileSize) < 0) {
ALOGE("Error
with stat for %s", fileName);
goto bail;
}
……………..
//调用函数dexOptCreateEmptyHeader,构造了一个DexOptHeader结构体，写入fd并返回
optFd = dvmOpenCachedDexFile(fileName,
cachedName, modTime,
adler32, isBootstrap, &newFile, /*createIfMissing=*/true);
if (optFd < 0) {
ALOGI("Unable
to open or create cache for %s (%s)",
fileName, cachedName);
goto bail;
}
locked = true;
//如果成功生了opt头
if (newFile) {
u8 startWhen, copyWhen, endWhen;
bool result;
off_t dexOffset;
dexOffset = lseek(optFd, 0,
SEEK_CUR);
result = (dexOffset > 0);
if (result) {
startWhen = dvmGetRelativeTimeUsec();
// 将dex文件中的内容写入文件的当前位置，也就是从dexOffset的偏移处开始写
result = copyFileToFile(optFd,
dexFd, fileSize) == 0;
copyWhen = dvmGetRelativeTimeUsec();
}
if (result) {
//对dex文件进行优化
result = dvmOptimizeDexFile(optFd,
dexOffset, fileSize,
fileName, modTime, adler32, isBootstrap);
}
if (!result) {
ALOGE("Unable
to extract+optimize DEX from '%s'", fileName);
goto bail;
}
endWhen = dvmGetRelativeTimeUsec();
ALOGD("DEX
prep '%s': copy in %dms, rewrite %dms",
fileName,
(int) (copyWhen - startWhen) / 1000,
(int) (endWhen - copyWhen) / 1000);
}
//dvmDexFileOpenFromFd这个函数最主要在这里干了两件事情
// 1.将优化后得dex文件（也就是odex文件）通过mmap映射到内存中，并通过mprotect修改它的映射内存为只读权限
// 2.将映射为只读的这块dex数据中的内容全部提取到DexFile这个数据结构中去
if (dvmDexFileOpenFromFd(optFd, &pDvmDex) != 0) {
ALOGI("Unable
to map cached %s", fileName);
goto bail;
}
if (locked) {
/* unlock the fd */
if (!dvmUnlockCachedDexFile(optFd)) {
/* uh oh -- this process needs to exit or
we'll wedge the system */
ALOGE("Unable
to unlock DEX file");
goto bail;
}
locked = false;
}
ALOGV("Successfully
opened '%s'", fileName);
//填充结构体 RawDexFile
*ppRawDexFile = (RawDexFile*) calloc(1,
sizeof(RawDexFile));
(*ppRawDexFile)->cacheFileName = cachedName;
(*ppRawDexFile)->pDvmDex = pDvmDex;
cachedName = NULL;
// don't free it below
result = 0;
bail:
free(cachedName);
if (dexFd >= 0) {
close(dexFd);
}
if (optFd >= 0) {
if (locked)
(void) dvmUnlockCachedDexFile(optFd);
close(optFd);
}
return result;
}
最后成功的话，填充RawDexFile。
dvmJarFileOpen的代码处理也是差不多的。
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int dvmJarFileOpen(const char* fileName, const char* odexOutputName,
JarFile** ppJarFile,
bool isBootstrap)
{
…
…
…
//调用函数dexZipOpenArchive来打开zip文件，并缓存到系统内存里
if (dexZipOpenArchive(fileName, &archive) != 0)
goto bail;
archiveOpen = true;
…
//这行代码设置当执行完成后，关闭这个文件句柄
dvmSetCloseOnExec(dexZipGetArchiveFd(&archive));
…
//优先处理已经优化了的Dex文件
fd = openAlternateSuffix(fileName, "odex",
O_RDONLY, &cachedName);
…
//从压缩包里找到Dex文件，然后打开这个文件
entry = dexZipFindEntry(&archive,
kDexInJarName);
…
//把未经过优化的Dex文件进行优化处理，并输出到指定的文件
if (odexOutputName == NULL) {
cachedName = dexOptGenerateCacheFileName(fileName,
kDexInJarName);
}
…
//创建缓存的优化文件
fd = dvmOpenCachedDexFile(fileName,
cachedName,
dexGetZipEntryModTime(&archive,
entry),
dexGetZipEntryCrc32(&archive,
entry),
isBootstrap, &newFile, /*createIfMissing=*/true);
…
//调用函数dexZipExtractEntryToFile从压缩包里解压文件出来
if (result) {
startWhen = dvmGetRelativeTimeUsec();
result = dexZipExtractEntryToFile(&archive,
entry, fd) == 0;
extractWhen = dvmGetRelativeTimeUsec();
}
…
//调用函数dvmOptimizeDexFile对Ｄex文件进行优化处理
if (result) {
result = dvmOptimizeDexFile(fd,
dexOffset,
dexGetZipEntryUncompLen(&archive,
entry),
fileName,
dexGetZipEntryModTime(&archive,
entry),
dexGetZipEntryCrc32(&archive,
entry),
isBootstrap);
}
…
//调用函数dvmDexFileOpenFromFd来缓存dex文件
//并分析文件的内容。比如标记是否优化的文件，通过签名检查Dex文件是否合法
if (dvmDexFileOpenFromFd(fd, &pDvmDex) != 0) {
ALOGI("Unable
to map %s in %s", kDexInJarName, fileName);
goto bail;
}
…
//保存文件到缓存里，标记这个文件句柄已经保存到缓存
if (locked) {
/* unlock the fd */
if (!dvmUnlockCachedDexFile(fd)) {
/* uh oh -- this process needs to exit or
we'll wedge the system */
ALOGE("Unable
to unlock DEX file");
goto bail;
}
locked = false;
}
…
//设置一些相关信息返回前面的函数处理。
*ppJarFile = (JarFile*) calloc(1,
sizeof(JarFile));
(*ppJarFile)->archive = archive;
(*ppJarFile)->cacheFileName = cachedName;
(*ppJarFile)->pDvmDex = pDvmDex;
cachedName = NULL;
// don't free it below
result = 0;
…
}
最后成功的话，填充JarFile。
参考文章：
http://bbs.pediy.com/showthread.php?t=199230
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