Android 虚拟机与类加载机制

Posted 2021-07-14 码农 小生

ART 和 Dalvik

Dalvik虚拟机 - android5.0之前

1.Android中的虚拟机是Dalvik/ART

2.每个应用程序都对应有一个单独的Dalvik虚拟机实例。

3.Dalvik虚拟机实则也算是一个Java虚拟机，只不过它执行的不是class文件，而是dex文件。

4.Jvm是的指令集是基于堆栈。Dalvik的指令集是基本寄存器的

基于栈的虚拟机 - JVM

对于基于栈的虚拟机来说，每一个运行时的线程，都有一个独立的栈。

栈中记录了方法调用的历史，每有一次方法调用，栈中便会多一个栈桢。

最顶部的栈桢称作当前栈桢，其代表着当前执行的方法。

基于栈的虚拟机通过操作数栈进行所有操作。

执行过程啥的详见JVM - 深度解析

基于寄存器的虚拟机 - Dalvik

寄存器：CPU中高速存储的内存。

寄存器的虚拟机：实际上就是把栈帧上的局部变量表和操作数栈合二为一，省去了操作数栈里频繁的进栈出栈。

基于寄存器的虚拟机中没有操作数栈，但是有很多虚拟寄存器。其实和操作数栈相同，这些寄存器也存放在运行时栈中，本质上就是一个数组。与JVM相似，在Dalvik VM中每个线程都有自己的PC和调用栈，方法调用的活动记录以帧为单位保存在调用栈上。

都是直接计算直接填

第一步!

第二步!

第三步

优点：与JVM相比指令数明显变少了，数据的移动变少了（操作数栈里频繁的入栈出栈没了）

ART虚拟机 - Android5.0之后

ART虚拟机是Dalvik虚拟机的升级版，Android5.0之后默认都是ART虚拟机。

Dalvik虚拟机执行的是dex字节码， 解释执行 。从Android 2.2版本开始，支持 JIT即时编译（Just In Time）。 在程序运行的过程中进行选择热点代码（经常执行的代码）进行编译或者优化。

ART虚拟机执行的是本地机器码。android4.4引入，5.0成默认

解释执行（Dalvik）与编译执行（ART）：

优缺点：

解释执行：（边执行边翻译）启动快，占用内存小，但是运行慢

翻译执行：（先全翻译，再执行）启动慢，占用内存大，但是运行快!

Android N之前 — ART的预编译机制（AOT）

ART 引入了 预先编译机制（Ahead Of Time） ，在安装时，ART 使用设备自带的 dex2oat 工具来编译应用， dex中的字节码将被编译成本地机器码 。

— 所以在android 5-6的机子上安装apk明显感觉变慢了，后来又改了，所以又变快了

)

Android N之后

Android N之前，ART使用预编译机制（AOT），在安装的时候编译，所以安装APK很慢。但是Android N之后，ART使用AOT编译，解释和即时编译（JIT）三者结合的方式。

安装的时候不进行预编译（AOT）、运行时解释执行、经常跑的代码即时编译（JIT）并将结果存到Profile配置文件中、手机闲置（充电）的时候进行预编译（AOT）

ClassLoader

ClassLoader类加载器负责把class代码加载到JVM中执行

ClassLoader是一个抽象类，他的子类中有两个重要的分别是BootClassLoader和PathClassLoader

BootClassLoader:用来加载系统的类，ArrayList,String,Map等等

PathClassLoader:用来加载Andriod自己的类和自定义的类。

双亲委托机制

直接看源码，加载一个类。

1. 先看PathClassLoader(用来加载自定义类的)

2. 啥也没有，所以看父类

3. 还是啥也没有，继续看父类

父类ClassLoader里有一个loadClass，就是加载类

4. loadClass的步骤

这就是双亲委托机制，加载新类的时候，先去parent加载，parent没取到再去BootClassLoader加载。最后都没有使用自己加载

双亲委托机制：1.避免重复加载，当父类已经加载过了，直接从父类的缓存里取。（调用parent.loadClass,会走父类的第一步findLoadedClass(name)。2.安全，可以防止系统API被篡改。(自己定义的String类就算包名类名全一样，还是会走系统的String(BootClassLoader))）

parent:构造函数自己传进来，没传默认是BootClassLoader

5. 如果没有找到调用自己的c.findClass（name）

用图文表示：

热修复

根据上面ClassLoader加载的源码可以看出来，ClassLoader加载自定义类的时候，是通过将dex文件转成 dexElement数组，然后通过for循环逐一除去DexFile，并通过loadClassBinaryName（）比较类名，取出来的。 所以热修复可以通过我们自己生成一个差异包，.dex文件，然后把他放到apk数组里，并通过反射将他放到dexElement数组的第一的位置，这样找class时，就会先找我们生成的。dex文件了。

最后

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