Dvm类加载流程

类加载流程

• 对dex文件进行验证并优化，生成odex文件
• 对odex文件进行解析，解析生成DexFile数据结构，即将文件形式的数据转换成内存中虚拟机可达的数据
• 对指定的类进行加载，操作DexFile提取对应类的字节码，生成ClassObject数据结构

Dexopt

​ Dalivk中，dex的优化使用的是dexopt，将dex文件优化为Odex文件，最终提交给下一步的加载过程。Odex文件的本质只是在原dex文件的基础上进行优化，并生成.Odex文件进行存储，以提高dalvik虚拟机运行的高效性和安全性。dex的优化过程都是在一个新进程中进行的。

Dexopt主要流程：

• 建立dex的类索引表——使虚拟机快速find dex中某个类的地址
• 寄存器的内存映射——减少odex->DexFile的内存映射操作
• 添加依赖库信息——添加dex需要使用的本地函数库
• dex中字节码的替换——比如类似编译中的内联优化

Dex和Odex文件结构对比图

应用安装到dexopt：

PackageManagerService是用来管理应用安装，卸载，优化等工作的系统服务。和PMS的各种操作最终会通过Java层的Installer—>InstallerConnection—>Socket通信到native的installd.c服务

InstallerConnection.connect()：

InstallerConnection.dexopt()：

 

最终会调用到dalvik/dexopt/OptMain.cpp

 

Dex文件的解析

虚拟机需要访问到可读的Dex数据来进行类加载。因此我们需要将dex文件解析成DexFile的内存中的数据结构。其解析过程实则是将DexFile数据结构中的各个成员变量与Dex文件的各个数据部分相关联。

DexFile的结构体：

需要注意的是这一步是在Dex文件优化之后，所以从这里开始提到的Dex文件都是Odex文件。具体的解析过程不叙述。接下来的过程就是要从DexFile中加载指定的类，并将其装入虚拟机的运行时环境中。

运行时数据装载

​ 到这里，我们需要抽象出另一个数据结构——ClassObject。我们到这里可以梳理一下流程：

 

Dex的加载一般通过DexClassLoder和PathClassLoder。区别就在于前者可以加载任意路径下的.jar或者.apk，而后者只能加载默认路径下的dex文件，即/data/dalvik-cache。然后两者都继承自BaseDexClassLoader。

后者的构造函数不能设置Odex文件的路径，因此一般用作系统类（其实最终是BootClassLoader加载的）和应用类，前者可以动态的设置Odex路径。

真正的加载函数都是调用自BaseDexClassLoader的父类ClassLoader的loadClass函数：

 

先调用了findLoadedClass()方法：

 

先判断虚拟机是否已经加载了这个class，如果加载了就会直接返回。

再看到后面，先调用了parent的loadClass()函数，如果为空才会调用自己的findClass()函数。双亲委派机制（责任链）以及模版方法的设计模式。Android建议我们不要重写loadClass()方法，去重写findClass()方法，就是为了遵循这个机制和生态。因此我们继续跟踪BaseDexClassLoader的findClass()方法：

看到会调用DexPathList的findClass()方法，而这个DexList其实内部维护着一个DexFile的集合。继续跟踪：

遍历DexFile集合，然后去轮询Class。

进入vm\native\dalivk_system_DexFile.cpp中的Dalvik_dalvik_system_DexFile_defineClass

调用dvmGetRawDexFileDex或者dvmGetJarFileDex（如果是jar包）方法去给指向DexFile的指针赋值（其实DexFile是DvmDex的一个成员变量），然后将这个指针传递进dvmDefineClass()函数，而这个函数最终调用了findClassNoInit()函数：

判断是否已经加载，如果没有加载会继续进行加载，通过dexFindClass()方法，返回一个DexClassDef数据结构，这个数据结构是为了方便快速定位类在Dex中的位置，然后最终通过loadClassFromDex()方法给ClassObject指针赋值：

loadClassFromDex()方法流程大致如下：

• 为ClassObject申请内存
• 设置字段信息
• 为超类建立索引
• 加载类接口
• 加载类字段
• 加载类方法

以上为类加载的加载阶段。后面会对ClassObject进行进一步的加工，后面紧接着调用了dvmLinkClass()方法进行Prepare and resolve，主要将符号引用转换成为直接引用，在其中会进一步调用dvmResolveClass()方法，而这个方法实际上是在解析当前被加载类的父类以及接口：

加载完了之后，就会将这个符号引用转换为直接引用，并对GC可见。

/dalvik/vm/oo/Resolve.cpp

对于非基本类型（int、long…），调用dvmFindClassNoInit方法进行加载。如果是基本类型调用dvmFindPrimitiveClass。

/dalvik/vm/oo/Class.cpp

一般加载的非系统类，loader不为NULL，调用findClassFromLoaderNoInit方法进行加载。实际是调用loader的loadClass方法来加载类的。

 

可以看到dvmResolveClass其实也是加载类，而壳基本上都是hook该函数，大概是因为加载类都会执行这个函数，而且虚拟机解释器，比如const-class指令的实现就会调用dvmResolveClass。

更详细的细节可以参考https://blog.youkuaiyun.com/beyond702/article/details/50681453