引言

在 Android 開(kāi)發(fā)中，類加載機(jī)制是理解應(yīng)用運(yùn)行原理的核心知識(shí)點(diǎn)。無(wú)論是插件化、熱修復(fù)還是動(dòng)態(tài)化技術(shù)，都離不開(kāi)對(duì) ClassLoader 的深入掌握。本文將從源碼和實(shí)戰(zhàn)角度，帶你徹底理解 Android 類加載的底層邏輯。

一、Android ClassLoader 體系結(jié)構(gòu)

Android 的類加載器繼承自 Java，但針對(duì)移動(dòng)場(chǎng)景做了定制化設(shè)計(jì)，核心類結(jié)構(gòu)如下：

1. 核心類繼承關(guān)系

ClassLoader
├─ BaseDexClassLoader （抽象類）
│  ├─ DexClassLoader （加載外部 APK/DEX）
│  └─ PathClassLoader （加載系統(tǒng)/應(yīng)用內(nèi)部 DEX）
└─ BootClassLoader （加載 Android 核心框架類，如 `android.*`）

2. DexClassLoader vs PathClassLoader

二、雙親委派模型的“變異”

Java 經(jīng)典的雙親委派模型（Parent Delegation Model）在 Android 中發(fā)生了微妙變化：

1. 標(biāo)準(zhǔn)流程

1. 子類加載器先委托父加載器加載類；
2. 父加載器依次向上查找，直到BootClassLoader；
3. 若父加載器未找到類，子類加載器再自行加載。

2. Android 的改造

Android 框架層通過(guò) findClass 方法打破了嚴(yán)格的雙親委派，優(yōu)先加載應(yīng)用私有類。
源碼證據(jù)（BaseDexClassLoader.java）：

@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    List<Throwable> suppressedExceptions = new ArrayList<>();
    Class<?> c = pathList.findClass(name, suppressedExceptions); // 優(yōu)先查找自身 DEX
    if (c == null) {
        ClassNotFoundException cnfe = new ClassNotFoundException("Didn't find class \"" + name + "\" on path: " + pathList);
        for (Throwable t : suppressedExceptions) {
            cnfe.addSuppressed(t);
        }
        throw cnfe;
    }
    return c;
}

三、類加載全流程解析

以加載 com.example.TestClass 為例，流程如下：

1. 入口：loadClass 方法

public Class<?> loadClass(String className) throws ClassNotFoundException {
    return loadClass(className, false);
}

protected Class<?> loadClass(String className, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
    // 1. 檢查類是否已加載
    Class<?> clazz = findLoadedClass(className);
    if (clazz == null) {
        try {
            // 2. 委托父加載器加載（Android 中父加載器可能為 null）
            if (parent != null) {
                clazz = parent.loadClass(className, false);
            } else {
                clazz = findBootstrapClassOrNull(className);
            }
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // 3. 父加載器加載失敗，調(diào)用 findClass 自行加載
            clazz = findClass(className);
        }
    }
    if (resolve) {
        resolveClass(clazz);
    }
    return clazz;
}

2. 關(guān)鍵方法：findClass

BaseDexClassLoader 通過(guò) DexPathList 管理 DEX 文件：

public class DexPathList {
    private final List<Element> dexElements; // DEX 文件列表

    public Class<?> findClass(String name, List<Throwable> suppressed) {
        for (Element element : dexElements) {
            // 從每個(gè) DEX 文件中查找類
            Class<?> clazz = element.findClass(name, definingContext, suppressed);
            if (clazz != null) {
                return clazz;
            }
        }
        return null;
    }
}

四、實(shí)戰(zhàn)：動(dòng)態(tài)加載 APK 中的類

1. 核心步驟

1. 權(quán)限申請(qǐng)：在 AndroidManifest.xml 中聲明 READ_EXTERNAL_STORAGE；
2. 準(zhǔn)備 APK 文件：將目標(biāo) APK 復(fù)制到應(yīng)用私有目錄；
3. 創(chuàng)建 DexClassLoader：

   String dexPath = "/data/data/com.example.app/cache/remote.apk";
   String optimizedDir = getCacheDir().getAbsolutePath() + "/dex";
   ClassLoader classLoader = new DexClassLoader(
       dexPath, 
       optimizedDir, 
       null, 
       getClassLoader()
   );
   

4. 加載并實(shí)例化類：

   Class<?> clazz = classLoader.loadClass("com.remote.TestClass");
   Object instance = clazz.getConstructor().newInstance();
   

2. 注意事項(xiàng)

• 優(yōu)化目錄：optimizedDir 必須是應(yīng)用私有可寫(xiě)目錄；
• 類隔離：不同 ClassLoader 加載的類無(wú)法相互轉(zhuǎn)換；
• 資源加載：需配合 AssetManager 加載 APK 中的資源。

五、常見(jiàn)問(wèn)題與解決方案

1. 類重復(fù)加載

現(xiàn)象：ClassCastException（兩個(gè) ClassLoader 加載了同一個(gè)類）。
原因：類的唯一性由 ClassLoader 和類名共同決定。
解決方案：全局共享同一個(gè) ClassLoader。

2. NoClassDefFoundError

原因：類在編譯時(shí)存在，但運(yùn)行時(shí)未找到。
排查方法：

1. 檢查 DEX 文件是否包含目標(biāo)類；
2. 確認(rèn) ClassLoader 的搜索路徑是否正確；
3. 查看 Android 7.0+ 上的 android:extractNativeLibs 屬性（默認(rèn) true）。

3. 插件化中的類加載沖突

場(chǎng)景：宿主和插件使用不同 ClassLoader 加載同一框架類（如 ButterKnife）。
解決方案：

• 采用宿主優(yōu)先策略：插件 ClassLoader 的父加載器設(shè)為宿主 ClassLoader；
• 使用 MultiDex 避免方法數(shù)超限。

六、深入源碼：ClassLoader 的關(guān)鍵成員

七、總結(jié)

Android 的類加載機(jī)制是雙親委派模型與本地優(yōu)化的結(jié)合，理解 BaseDexClassLoader 和 DexPathList 的實(shí)現(xiàn)是掌握該機(jī)制的關(guān)鍵。無(wú)論是解決類加載沖突，還是實(shí)現(xiàn)插件化、熱修復(fù)，都需要圍繞以下核心點(diǎn)展開(kāi)：

1. 類加載路徑：確保 dexElements 包含目標(biāo)類；
2. 加載器層級(jí)：合理設(shè)計(jì) ClassLoader 父子關(guān)系；
3. 緩存管理：避免類重復(fù)加載和內(nèi)存泄漏。