Android分包MultiDex源码分析
转载请标明出处,本文出自:【HansChen的博客 http://blog.csdn.net/shensky711】
概述
Android开发者应该都遇到了64K最大方法数限制的问题,针对这个问题,google也推出了multidex分包机制,在生成apk的时候,把整个应用拆成n个dex包(classes.dex、classes2.dex、classes3.dex),每个dex不超过64k个方法。使用multidex,在5.0以前的系统,应用安装时只安装main dex(包含了应用启动需要的必要class),在应用启动之后,需在Application的attachBaseContext
中调用MultiDex.install(base)
方法,在这时候才加载第二、第三…个dex文件,从而规避了64k问题。
当然,在attachBaseContext
方法中直接install启动second dex会有一些问题,比如install方法是一个同步方法,当在主线程中加载的dex太大的时候,耗时会比较长,可能会触发ANR。不过这是另外一个问题了,解决方法可以参考:Android最大方法数和解决方案 http://blog.csdn.net/shensky711/article/details/52329035。
本文主要分析的是MultiDex.install()
到底做了什么,如何把secondary dexes中的类动态加载进来。
MultiDex使用到的路径解析
- ApplicationInfo.sourceDir:apk的安装路径,如/data/app/com.hanschen.multidex-1.apk
- Context.getFilesDir():返回
/data/data/<packagename>/files
目录,一般通过openFileOutput方法输出文件到该目录 - ApplicationInfo.dataDir: 返回
/data/data/<packagename>
目录
源码分析
代码入口
代码入口很简单,简单粗暴,就调用了一个静态方法MultiDex.install(base);
,传入一个Context对象
@Override protected void attachBaseContext(Context base) { super.attachBaseContext(base); MultiDex.install(base); }
MultiDex.install分析
下面是主要的代码
public static void install(Context context) { Log.i("MultiDex", "install"); if (IS_VM_MULTIDEX_CAPABLE) { //VM版本大于2.1时,IS_VM_MULTIDEX_CAPABLE为true,这时候MultiDex.install什么也不用做,直接返回。因为大于2.1的VM会在安装应用的时候,就把多个dex合并到一块 } else if (VERSION.SDK_INT < 4) { //Multi dex最小支持的SDK版本为4 throw new RuntimeException("Multi dex installation failed. SDK " + VERSION.SDK_INT + " is unsupported. Min SDK version is " + 4 + "."); } else { try { ApplicationInfo e = getApplicationInfo(context); if (e == null) { return; } Set var2 = installedApk; synchronized (installedApk) { String apkPath = e.sourceDir; //检测应用是否已经执行过install()了,防止重复install if (installedApk.contains(apkPath)) { return; } installedApk.add(apkPath); //获取ClassLoader,后面会用它来加载second dex DexClassLoader classLoader; ClassLoader loader; try { loader = context.getClassLoader(); } catch (RuntimeException var9) { return; } if (loader == null) { return; } //清空目录:/data/data/<packagename>/files/secondary-dexes/,其实我没搞明白这个的作用,因为从后面的代码来看,这个目录是没有使用到的 try { clearOldDexDir(context); } catch (Throwable var8) { } File dexDir = new File(e.dataDir, "code_cache/secondary-dexes"); //把dex文件缓存到/data/data/<packagename>/code_cache/secondary-dexes/目录,[后有详细分析] List files = MultiDexExtractor.load(context, e, dexDir, false); if (checkValidZipFiles(files)) { //进行安装,[后有详细分析] installSecondaryDexes(loader, dexDir, files); } else { //文件无效,从apk文件中再次解压secondary dex文件后进行安装 files = MultiDexExtractor.load(context, e, dexDir, true); if (!checkValidZipFiles(files)) { throw new RuntimeException("Zip files were not valid."); } installSecondaryDexes(loader, dexDir, files); } } } catch (Exception var11) { throw new RuntimeException("Multi dex installation failed (" + var11.getMessage() + ")."); } } }
这段代码的主要逻辑整理如下:
- VM版本检测,如果大于2.1就什么都不做(系统在安装应用的时候已经帮我们把dex合并了),如果系统SDK版本小于4就抛出运行时异常
- 把apk中的secondary dexes解压到缓存目录,并把这些缓存读取出来。应用第二次启动的时候,会尝试从缓存目录中读取,除非读取出的文件校验失败,否则不再从apk中解压dexes
- 根据当前的SDK版本,执行不同的安装方法
先来看看MultiDexExtractor.load(context, e, dexDir, false)
/** * 解压apk文件中的classes2.dex、classes3.dex等文件解压到dexDir目录中 * * @param dexDir 解压目录 * @param forceReload 是否需要强制从apk文件中解压,否的话会直接读取旧文件 * @return 解压后的文件列表 * @throws IOException */ static List<File> load(Context context, ApplicationInfo applicationInfo, File dexDir, boolean forceReload) throws IOException { File sourceApk = new File(applicationInfo.sourceDir); long currentCrc = getZipCrc(sourceApk); List files; if (!forceReload && !isModified(context, sourceApk, currentCrc)) { try { //从缓存目录中直接查找缓存文件,跳过解压 files = loadExistingExtractions(context, sourceApk, dexDir); } catch (IOException var9) { files = performExtractions(sourceApk, dexDir); putStoredApkInfo(context, getTimeStamp(sourceApk), currentCrc, files.size() + 1); } } else { //把apk中的secondary dex文件解压到缓存目录,并把解压后的文件返回 files = performExtractions(sourceApk, dexDir); //把解压信息保存到sharedPreferences中 putStoredApkInfo(context, getTimeStamp(sourceApk), currentCrc, files.size() + 1); } return files; }
首先判断以下是否需要强制从apk文件中解压,再进行下CRC校验,如果不需要从apk重新解压,就直接从缓存目录中读取已解压的文件返回,否则解压apk中的classes文件到缓存目录,再把相应的文件返回。这个方法再往下的分析就不贴出来了,不复杂,大家可以自己去看看。读取后会把解压信息保存到sharedPreferences中,里面会保存时间戳、CRC校验和dex数量。
得到dex文件列表后,要做的就是把dex文件关联到应用,这样应用findclass的时候才能成功。这个主要是通过installSecondaryDexes
方法来完成的
/** * 安装dex文件 * * @param loader 类加载器 * @param dexDir 缓存目录,用以存放opt之后的dex文件 * @param files 需要安装的dex * @throws IllegalArgumentException * @throws IllegalAccessException * @throws NoSuchFieldException * @throws InvocationTargetException * @throws NoSuchMethodException * @throws IOException */ private static void installSecondaryDexes(ClassLoader loader, File dexDir, List<File> files) throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException, NoSuchFieldException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException, IOException { if (!files.isEmpty()) { //对不同版本的SDK做不同处理 if (VERSION.SDK_INT >= 19) { MultiDex.V19.install(loader, files, dexDir); } else if (VERSION.SDK_INT >= 14) { MultiDex.V14.install(loader, files, dexDir); } else { MultiDex.V4.install(loader, files); } } }
可以看到,对于不同的SDK版本,分别采用了不同的处理方法,我们主要分析SDK>=19的情况,其他情况大同小异,读者可以自己去分析。
private static final class V19 { private V19() { } /** * 安装dex文件 * * @param loader 类加载器 * @param additionalClassPathEntries 需要安装的dex * @param optimizedDirectory 缓存目录,用以存放opt之后的dex文件 * @throws IllegalArgumentException * @throws IllegalAccessException * @throws NoSuchFieldException * @throws InvocationTargetException * @throws NoSuchMethodException */ private static void install(ClassLoader loader, List<File> additionalClassPathEntries, File optimizedDirectory) throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException, NoSuchFieldException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException { //通过反射获取ClassLoader对象中的pathList属性,其实是ClassLoader的父类BaseDexClassLoader中的成员 Field pathListField = MultiDex.findField(loader, "pathList"); //通过属性获取该属性的值,该属性的类型是DexPathList Object dexPathList = pathListField.get(loader); ArrayList suppressedExceptions = new ArrayList(); //通过反射调用dexPathList的makeDexElements返回Element对象数组。方法里面会读取每一个输入文件,生成DexFile对象,并将其封装进Element对象 Object[] elements = makeDexElements(dexPathList, new ArrayList(additionalClassPathEntries), optimizedDirectory, suppressedExceptions); //将elements数组跟dexPathList对象的dexElements数组合并,并把合并后的数组作为dexPathList新的值 MultiDex.expandFieldArray(dexPathList, "dexElements", elements); //处理异常 if (suppressedExceptions.size() > 0) { Iterator suppressedExceptionsField = suppressedExceptions.iterator(); while (suppressedExceptionsField.hasNext()) { IOException dexElementsSuppressedExceptions = (IOException) suppressedExceptionsField.next(); Log.w("MultiDex", "Exception in makeDexElement", dexElementsSuppressedExceptions); } Field suppressedExceptionsField1 = MultiDex.findField(loader, "dexElementsSuppressedExceptions"); IOException[] dexElementsSuppressedExceptions1 = (IOException[]) ((IOException[]) suppressedExceptionsField1.get(loader)); if (dexElementsSuppressedExceptions1 == null) { dexElementsSuppressedExceptions1 = (IOException[]) suppressedExceptions.toArray(new IOException[suppressedExceptions .size()]); } else { IOException[] combined = new IOException[suppressedExceptions.size() + dexElementsSuppressedExceptions1.length]; suppressedExceptions.toArray(combined); System.arraycopy(dexElementsSuppressedExceptions1, 0, combined, suppressedExceptions.size(), dexElementsSuppressedExceptions1.length); dexElementsSuppressedExceptions1 = combined; } suppressedExceptionsField1.set(loader, dexElementsSuppressedExceptions1); } } private static Object[] makeDexElements(Object dexPathList, ArrayList<File> files, File optimizedDirectory, ArrayList<IOException> suppressedExceptions) throws IllegalAccessException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException { Method makeDexElements = MultiDex.findMethod(dexPathList, "makeDexElements", new Class[]{ArrayList.class, File.class, ArrayList.class}); return (Object[]) ((Object[]) makeDexElements.invoke(dexPathList, new Object[]{files, optimizedDirectory, suppressedExceptions})); } }
在Android中,有两个ClassLoader,分别是DexPathList
和PathClassLoader
,它们的父类都是BaseDexClassLoader
,DexPathList和PathClassLoader的实现都是在BaseDexClassLoader之中,而BaseDexClassLoader的实现又基本是通过调用DexPathList的方法完成的。DexPathList里面封装了加载dex文件为DexFile对象(调用了native方法,有兴趣的童鞋可以继续跟踪下去)的方法。
上述代码中的逻辑如下:
- 通过反射获取pathList对象
- 通过pathList把输入的dex文件输出为elements数组,elements数组中的元素封装了DexFile对象
- 把新输出的elements数组合并到原pathList的dexElements数组中
- 异常处理
当把dex文件加载到pathList的dexElements数组之后,整个multidex.install基本上就完成了。
但可能还有些童鞋还会有些疑问,仅仅只是把Element数组合并到ClassLoader就可以了吗?还是没有找到加载类的地方啊?那我们再继续看看,当用到一个类的时候,会用ClassLoader去加载一个类,加载类会调用类加载器的findClass方法
@Override protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { List<Throwable> suppressedExceptions = new ArrayList<Throwable>(); //调用pathList的findClass方法 Class c = pathList.findClass(name, suppressedExceptions); 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; }
于是继续跟踪:
public Class findClass(String name, List<Throwable> suppressed) { //遍历dexElements数组 for (Element element : dexElements) { DexFile dex = element.dexFile; if (dex != null) { //继续跟踪会发现调用的是一个native方法 Class clazz = dex.loadClassBinaryName(name, definingContext, suppressed); if (clazz != null) { return clazz; } } } if (dexElementsSuppressedExceptions != null) { suppressed.addAll(Arrays.asList(dexElementsSuppressedExceptions)); } return null; }
到现在就清晰了,当加载一个类的时候,会遍历dexElements数组,通过native方法从Element元素中加载类名相应的类
总结
到最后,总结整个multidex.install流程,其实很简单,就做了一件事情,把apk中的secondary dex文件通过ClassLoader转换成Element数组,并把输出的数组合与ClassLoader的Element数组合并。
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