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从执行文件的角度来看：Android应用程序运行在Dalvik/ART虚拟机，并且每一个应用程序对应有一个单独的Dalvik虚拟机实例。Dalvik虚拟机是在Java虚拟机的基础上做了优化，区别是Android虚拟机执行的Dex文件，java虚拟机执行的是class文件。
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从指令集的角度来看：Dalvik虚拟机与Java虚拟机共享有差不多的特性，差别在于两者执行的指令集是不一样的，前者的指令集是基本寄存器的，而后者的指令集是基于堆栈的。
- 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（局部变量、操作栈数、动态连接、返回地址），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。
- 寄存器是CPU的组成部分。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，它们可用来暂存指令、数据和位址。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。
- 与JVM版相比，可以发现Dalvik版程序的指令数明显减少了，数据移动次数也明显减少了。
- 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(Just In Time 即时编译)。
- ART（Android Runtime） 是在 Android 4.4 中引入的一个开发者选项，也是 Android 5.0 及更高版本的默认 Android 运行时。ART虚拟机执行的是本地机器码。Android的运行时从Dalvik虚拟机替换成ART虚拟机，并不要求开发者将自己的应用直接编译成目标机器码，APK仍然是一个包含dex字节码的文件。
- Dalvik下应用在安装的过程，会执行一次优化，将dex字节码进行优化生成odex文件。
- ART虚拟机在应用程序安装的时候，在安装时ART虚拟机使用设备自带的 dex2oat 工具来编译应用，dex中的字节码将被编译成本地机器码，这样会增加一些安装的耗时。这就是预先编译机制（Ahead Of Time）
从Android N（7.x）开始，采用混编的方式，在安装的时候，不在进行预编译成机器码了，而是采用JIT和解释的方式。经常JIT的的内容会记录在profile配置当中，当闲时或者充电的时候会将profile中配置的进行机器码编译，再时候的时候直接使用机器码。这样就在减少安装耗时和编译机器码找到了平衡的方案。
4.Android类加载机制类图
PathClassLoader系统源码：
public class PathClassLoader extends BaseDexClassLoader {
public PathClassLoader(String dexPath, ClassLoader parent) {
super(dexPath, null, null, parent);
}
public PathClassLoader(String dexPath, String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
super(dexPath, null, librarySearchPath, parent);
}
}
继承BaseDexClassLoader，只有提供了两个构造方法供使用
DexClassLoader系统源码：
public class DexClassLoader extends BaseDexClassLoader {
public DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory,
String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
super(dexPath, null, librarySearchPath, parent);
}
}
- dexPath：Dex路径如果是多个可以使用：符号分割
- 继承BaseDexClassLoader ，只提供一个构造方法供使用
由于只提供了构造方法，那么类加载的方法在父类
ClassLoader->loadClass系统源码：
protected Class loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
// First, check if the class has already been loaded
// 首先，检查类是否已经加载
Class c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
try {
if (parent != null) { //有父类加载器 使用父类加载器
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// from the non-null parent class loader
}
if (c == null) {
// If still not found, then invoke findClass in order
// to find the class.
// 如果仍未找到，则调用 findClass 以查找类。
c = findClass(name);
}
}
return c;
}
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首先检查已经加载的类里边是否已经包含了该类，如果存在直接返回
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某个类加载器在加载类时，首先将加载任务委托给父类加载器，依次递归，如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回；只有父类加载器无法完成此加载任务或者没有父类加载器时，才自己去加载。
这就是双亲委托机制，这么做的好处：
- 避免类被重复加载
- 安全，系统已经被加载的类，不会被重复加载，防止被篡改。
BaseDexClassLoader->findClass系统源码：
@Override
protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
List suppressedExceptions = new ArrayList();
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;
}
这个方法调用了pathList.findClass ,从类图可以看到，BaseDexClassLoader包含一个成员变量：DexPathList pathList
DexPathList->findClass系统源码：
public Class findClass(String name, Listsuppressed) { for (Element element : dexElements) { Class clazz = element.findClass(name, definingContext, suppressed); if (clazz != null) { return clazz; } } if (dexElementsSuppressedExceptions != null) { suppressed.addAll(Arrays.asList(dexElementsSuppressedExceptions)); } return null; }
通过遍历dexElements，拿到Element，每一个Element对应一个Dex文件，调用了Element的findClass方法
Element->findClass系统源码：
public Class findClass(String name, ClassLoader definingContext,
List suppressed) {
return dexFile != null ? dexFile.loadClassBinaryName(name, definingContext, suppressed)
: null;
}
Element是DexPathList的一个内部类，持有File path以及DexFile dexFile，dexFile就是native的laod方法了
通过分析源码可以得到结论：关键点是通过遍历dex的数组来加载class的，那么来看下Element数组是如何初始化的：
DexPathList(ClassLoader definingContext, String dexPath,
String librarySearchPath, File optimizedDirectory, boolean isTrusted) {
if (definingContext == null) {
throw new NullPointerException("definingContext == null");
}
if (dexPath == null) {
throw new NullPointerException("dexPath == null");
}
if (optimizedDirectory != null) {
if (!optimizedDirectory.exists()) {
throw new IllegalArgumentException(
"optimizedDirectory doesn't exist: "
+ optimizedDirectory);
}
if (!(optimizedDirectory.canRead()
&& optimizedDirectory.canWrite())) {
throw new IllegalArgumentException(
"optimizedDirectory not readable/writable: "
+ optimizedDirectory);
}
}
this.definingContext = definingContext;
ArrayList suppressedExceptions = new ArrayList();
// save dexPath for BaseDexClassLoader
//splitDexPath(dexPath) ：根据外部传入的dex地址 解析成element数组
// 解析dex路径 将多个解析成一个数组
// this.dexElements dex节点数组 一个dexcuing
//这里给dexElements 数组初始化的
this.dexElements = makeDexElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory,
suppressedExceptions, definingContext, isTrusted);
// 本机库可能同时存在于系统和应用程序库路径中，我们使用以下搜索顺序：
// 1.这个类加载器的应用程序库的库路径（librarySearchPath）：
// 1.1。本机库目录 1.2。 apk 文件中库的路径 2. 来自系统库的系统属性的
// VM 的库路径，也称为 java.library.path
//
// This order was reversed prior to Gingerbread; see http://b/2933456.
this.nativeLibraryDirectories = splitPaths(librarySearchPath, false);
this.systemNativeLibraryDirectories =
splitPaths(System.getProperty("java.library.path"), true);
List allNativeLibraryDirectories = new ArrayList<>(nativeLibraryDirectories);
allNativeLibraryDirectories.addAll(systemNativeLibraryDirectories);
this.nativeLibraryPathElements = makePathElements(allNativeLibraryDirectories);
if (suppressedExceptions.size() > 0) {
this.dexElementsSuppressedExceptions =
suppressedExceptions.toArray(new IOException[suppressedExceptions.size()]);
} else {
dexElementsSuppressedExceptions = null;
}
}
在DexPathlist的构造方法，通过makeDexElements方法来初始化dexElements数组的，第一个参数：splitDexPath(dexPath)是对传入的Dex路径进行切割来处理的，多个dex路径可以使用：来分割出路径数组。
类加载的顺序：ClassLoader.loadCalss()->findLoadedClass(本地查找)->parent.loadClass()先从父类找->findClass()没找到再通过findClass找->pathList.findClass 其实就是从DexPathList 的findClass找->element.findClass 遍历dexElements遍历得到elment执行Element.findClass->dexFile.loadClassBinaryName Element里边有成员变量dexFile，然后再通过DexFile去找->dexFile.defineClassNative 最终通过native去找。
