androiddex内存

A. android类加载机制

Android手写热修复（一）--ClassLoader

我们平时编写的 .java 文件不是可执行文件，需要先编译成 .class 文件才可以被虚拟机执行。所谓类加载是指通过 类加载器 把class文件加载到虚拟机的内存空间，具体来说是方法区。类通常是按需加载，即第一次使用该类时才加载。

首先，Java与Android都是把类加载到虚拟机内存中，然后由虚拟机转换成设备识别的机器码。但是由于二者使用的虚拟机不同，所以在类加载方面也是有所区别的。Java的虚拟机是JVM，Android的虚拟机是dalvik／art(5.0以后虚拟机是art，是对dalvik的一种升级)。 Java虚拟机运行的是class文件，而Android 虚拟机运行的是dex文件。 dex其实是class文件的集合，是对class文件优化的产物，是为了避免出现重复的class。

从上面的讲解中，我们已经知道我们平时写的类是被 类加载器 加载尽虚拟机内存才能运行。下面就通过Framework源码来为大家讲解Android中最主要的5个类加载器。

在Activity做个简单验证：

结果：

可以看出系统类由BootClassLoader加载，apk中的类由PathClassLoader加载，PathClassLoader的父类加载器是BootClassLoader。如果暂时不能理解父类加载器是什么，没关系，后面讲双亲委托机制的时候会理解的。

下面的源码解析基于 Android SDK API28 ，这几个类加载器（除了ClassLoader）没办法直接在AS上查看源码，AS搜索到的是反编译的class的内容，是不可信的，为大家推荐一个在线工具查看， 在线查看Android Framework源码 。

用来加载本地文件系统上的文件或目录，通常是用来加载apk中我们自己写的类，而像 Activity.class 这种系统的类不是由它加载。注意：这里，并不像很多网上文章说的那样只能加载apk，本地的其他目录的文件也是可以的，这一点我会在后面验证说明。

也是被用来加载 jar 、apk、dex，通常用来加载未安装到应用中的文件。注意，它需要一个应用私有的可写的目录来存放优化后的dex文件。千万不要选择外部存储路径，因为这样可能会导致你的应用遭到注入攻击。

关于dex文件优化，可能很多人还是不理解，水平有限，我简单解释一下，

构造器参数解释：

关于optimizedDirectory：
1、这是dex优化后的路径，它必须是一个应用私有的可写的目录否则会存在注入攻击的风险；
2、这个参数在API 26（8.0）之前是有值的，之后的话，这个参数已经没有影响了，因为在调用父构造器的时候这个参数始终为null，也就是说Android 8.0 以后DexClassLoader和PathClassLoader基本一样的来；
3、在加载app的时候，apk内部的dex已经执行过优化了，优化之后放在系统目录/data/dalvik-cache下。

这个构造器的关键是初始化了一个DexPathList对象，这个是后面加载class的关键类。

这个构造方法等关键是通过 makeDexElements() 方法来获取Element数组，这个Element数组非常关键，后面查找class就会用到它，也是热修复的关键点之一。

splitDexPath(dexPath) 方法是把dexPath目录下的所有文件转换成一个File集合，如果是多个文件的话，会用 : 作为分隔符。

makeDexElements()

小结一下，这个方法就是把指定目录下的文件apk／jar／zip／dex按不同的方式封装成Element对象，然后按顺序添加到Element[]数组中。

DexPathList#loadDexFile()

可以看到 DexFile 最终是调用了openDexFile、native方法openDexFileNative去打开Dex文件的，如果outputName为空，则自动生成一个缓存目录，具体来说是 /data/dalvik-cache/[email protected] 。openDexFileNative这个native方法就不具体分析了，主要是对dex文件进行了优化操作，将优化后得odex文件通过mmap映射到内存中。感兴趣的同学可以参考：
《DexClassLoader和PathClassLoader加载Dex流程》

现在在回头看看DexClassLoader与PathClassLoader的区别。DexClassLoader可以指定odex的路径，而PathClassLoader则采用系统默认的缓存路径，在8.0以后没有区别。

ClassLoader是一个抽象类，有3个构造方法，最终调用的还是第一个构造方法，主要功能是保存实现类传入的parent参数，也就是父类加载器。ClassLoader的实现类主要有2个，一个是前面讲过的BaseDexClassLoader，另一个是BootClassLoader。

BootClassLoader是ClassLoader的内部类，而且继承了ClassLoader。

这是加载一个类的入口，流程如下：
1、 先检查这个类是否已经被加载，有的话直接返回Class对象；
2、如果没有加载过，通过父类加载器去加载，可以看出parent是通过递归的方式去加载class的；
3、如果所有的父类加载器都没有加载过，就由当前的类加载器去加载。

通常我们自己写的类是通过当前类加载器调用 findClass 方法去加载的，但是在 ClassLoader 中这是个空方法，具体的实现在它的子类 BaseDexClassLoader 中。

BaseDexClassLoader # findClass

可以看到是通过pathList去查找class的，这个对象其实之前讲过，它是在BaseDexClassLoader 的构造方法中初始化的，它实际上是一个 DexPathList 对象。

DexPathList # findClass()

对Element数组遍历，再通过Element对象的 findClass 方法去查找class，有的话就直接返回这个class，找不到则返回null。 这里可以看出获取Class是通过DexFile来实现的，而各种类加载器操作的是Dex。Android虚拟机加载的dex文件，而不是class文件。

1、加载一个类是通过双亲委托机制来实现的。
2、如果是第一次加载class，那是通过 BaseDexClassLoader 中的findClass方法实现的；接着进入 DexPathList 中的findClass方法，内部通过遍历Element数组，从Element对象中去查找类；Element实际上是对Dex文件的包装，最终还是从dexfile去查找的class。
3、一般app运行主要用到2个类加载器，一个是PathClassLoader：主要用于加载自己写的类；另一个是BootClassLoader：用于加载Framework中的类；
4、热修复和插件化一般是利用DexClassLoader来实现。
5、PathClassLoader和DexClassLoader其实都可以加载apk／jar／dex，区别是 DexClassLoader 可以指定 optimizedDirectory ，也就是 dex2oat 的产物 .odex 存放的位置，而 PathClassLoader 只能使用系统默认位置。但是在8.0 以后二者是没有区别的，只能使用系统默认的位置了。

这张图来源于：
Android虚拟机框架：类加载机制

在类加载流程分析中，我们已经知道，查找class是通过DexPathList来完成的，实际上DexPathList最终还是遍历其Element数组，获取DexFile对象来加载Class文件。 由于数组是有序的，如果2个dex文件中存在相同类名的class，那么类加载器就只会加载数组前面的dex中的class。如果apk中出现了有bug的class，那只要把修复的class打包成dex文件并且放在 DexPathList 中Element数组`的前面，就可以实现bug修复了 。下一篇为大家带来的手写热修复。

Android类加载机制的细枝末节
从JVM到Dalivk再到ART（class,dex,odex,vdex,ELF）
类加载机制系列2——深入理解Android中的类加载器
Android 热修复核心原理，ClassLoader类加载

B. Android上，怎么用16进制加密apk的dex文件让别人无法反编译或进内部查看原代码

可以在Dex文件头隐藏另一个DEX数据并在运行时加载附带DEX数据。
构建非规范的Dex文件
通过反射调用DexFile类的方法加载附带DEX数据
通过反射实际调用DexFile的openDexFile方法

该种方式允许通过byte[]解析dex数据，而无须在再把DEX数据存储在设备的某个文件。
可以从安装APK文件、内存或dalvik-cache等读取dex数据。
该种方式将给自动化分析工具带来一个问题，自动化工具会按照dex格式处理DEX文件而不会处理附带的dex数据。需要特定的工具、16进制编辑器或手工提取嵌入的dex数据。
我们可以采用各种不同的方式增加嵌入数据的提取难度，比如：
对嵌入的DEX数据进行加密；
嵌入的DEX数据加密后在对其进行ZIP压缩；
使用native代码解密，直接从内存加载；
......等等

该种隐藏方式可以通过判断Dex文件头长度是否大于0x70检测。

C. 如何清除安卓手机软件卸载残余的lib和dex文件

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D. Android动态加载dex技术初步了解

此处需要注意DexClassLoader的四个参数：
参数1 dexPath：待加载的dex文件路径，如果是外存路径，一定要加上读外存文件的权限（<uses-permission android:name="android.permission.READ_EXTERNAL_STORAGE"/> ），否则会报与上面一样的错误，这点参考文章2中说这个权限可有可无是错误的。(更正下：Android4.4 KitKat及以后的版本需要此权限，之前的版本不需要权限)