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[原创]Android加壳脱壳学习（1）——动态加载和类加载机制详解
发表于: 2022-2-18 19:44 45077

[原创]Android加壳脱壳学习（1）——动态加载和类加载机制详解

随风而行aa 活跃值
10
2022-2-18 19:44
45077

最近一直在学习Android 加壳和脱壳，在进行Android加壳和脱壳的学习中，第一步便是深入理解类加载器和动态加载二者之间的关系，本文详细的介绍了类加载器和动态加载之间的关系和原理，之所以详细的讲解两者之间的关系，一是学习脱壳和加壳的需要，二是为后面Android插件化漏洞挖掘的讲解做铺垫。

Android中的类加载器机制与JVM一样遵循双亲委派模式

image-20211009111527762

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我们了解Android基本类预加载，首先我们回顾上文的Dalvik虚拟机启动相关：

image-20211010143220857

我们执行app_process程序，进入main函数里面，然后进行AndroidRuntime::start:

image-20211010143128565

image-20211010143826461

然后进入Java层：

image-20211010144010024

Android的类加载机制和JVM一样遵循双亲委派模式，在dalvik/art启动时将所有Java基本类和Android系统框架的基本类加载进来，预加载的类记录在/frameworks/base/config/preloaded-classes中

这些类只需要在Zygote进程启动时加载一遍就可以了，后续没一个APP或Android运行时环境的进程，都是从Zygote中fork出来，天然保留了加载过的类缓存

ZygoteInit.preload()

image-20211010144346830

image-20211010145342789

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image-20211009151836322

无论是系统类加载器（PathClassLoader）还是自定义的类加载器（DexClassLoader），最顶层的祖先加载器默认是 BootClassLoader，与 JVM 一样，保证了基本类的类型安全

Class文件加载：

image-20211010144934269

类加载时机：

主要用于系统和app的类加载器,其中optimizedDirectory为null, 采用默认目录/data/dalvik-cache/

可以从包含classes.dex的jar或者apk中，加载类的类加载器, 可用于执行动态加载, 但必须是app私有可写目录来缓存odex文件. 能够加载系统没有安装的apk或者jar文件， 因此很多热修复和插件化方案都是采用DexClassLoader

BaseDexClassLoader会初始化dexPathList，收集dex文件和Native文件动态库

初始化：

DexPathList:

该类主要用来查找Dex、SO库的路径，并这些路径整体呈一个数组

makePathElements：

makeDexElements：

makeDexElements方法的作用是获取一个包含dex文件的元素集合

该方法的主要功能是创建Element数组

loadDexFile：

加载DexFile文件，而且会把优化后的dex文件缓存到对应目录

DexFile：

用来描述Dex文件，Dex的加载以及Class的查找都是由该类调用它的native方法完成的

openDexFile:

openDexFileNative:

这样就完成了dex的加载过程，而BaseDexClassLoader派生出两个子类加载器：PathClassLoader和DexClassLoader

image-20211010132844821

Android中如果parent类加载器加载不到类，最终还是会调用ClassLoader对象自己的findClass()方法

loadClass()加载：

findLoadedClass：

[-> ClassLoader.java]

findClass：

[-> BaseDexClassLoader.java]

DexPathList.findClass：

DexFile.loadClassBinaryName：

defineClassNative()这是native方法

defineClassNative：

[-> dalvik_system_DexFile.cc]

在native层创建目标类的对象并添加到虚拟机列表

image-20211010135119533

image-20211010140620506

image-20211010150633152

我们继续分析Native层可以发现：

ClassLinker核心原理：

ClassLinker 在加载类的时候遇到该类依赖的类，进行穿插加载依赖类：

image-20211010150149783

我们总结BaseDexClassLoader初始化和加载原理：

image-20211010150449575

Android类加载详细流程：

image-20211010150449575

我们验证App中的MainActivity类加载器和系统类String类的类加载器：

image-20211010155539808

我们可以明显发现PathClassLoader加载已安装的APK类加载器，而BootClassLoader加载系统预安装的类

我们使用PathClassLoader去加载 String.class类，还是可以加载成功，因为双亲委派的机制

这里我借用网上寒冰大佬动态加载的案例，来进一步讲述使用DexClassLoader类实现简单的动态加载插件dex，并验证ClassLoader的继承关系

我们先编写一个测试类文件,然后生成dex文件

image-20220218192716863

我们先将dex文件放到模拟器的sdcard/下

image-20211010150449575

我们新建一个程序，然后编写主程序的代码，并授权sd读取权限

然后我们编写类加载器代码

我们通过getClassNameList来获取类列表

花了一段时间，断断续续总算把这篇类加载器和动态加载的帖子写完了，从中学习到了很多，这里如果有什么错误，就请各位大佬指正了。

（1）加载.class文件时，以递归的形式逐级向上委托给父加载器ParentClassLoader加载，如果加载过了，就不用再加载一遍
（2）如果父加载器没有加载过，继续委托给父加载器去加载，一直到这条链路的顶级，顶级ClassLoader如果没有加载过，则尝试加载，加载失败，则逐级向下交还调用者加载
（1）加载.class文件时，以递归的形式逐级向上委托给父加载器ParentClassLoader加载，如果加载过了，就不用再加载一遍
（2）如果父加载器没有加载过，继续委托给父加载器去加载，一直到这条链路的顶级，顶级ClassLoader如果没有加载过，则尝试加载，加载失败，则逐级向下交还调用者加载
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException{
           //1.先检查是否已经加载过--findLoaded
           Class<?> c = findLoadedClass(name);
           if (c == null) {
               try {
                   //2.如果自己没加载过,存在父类,则委托父类
                   if (parent != null) {
                       c = parent.loadClass(name, false);
                   } else {
                       c = findBootstrapClassOrNull(name);
                   }
               } catch (ClassNotFoundException e) {
               }
 
               if (c == null) {
                   //3.如果父类也没加载过,则尝试本级classLoader加载
                   c = findClass(name);
               }
           }
          return c;
   }
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException{
           //1.先检查是否已经加载过--findLoaded
           Class<?> c = findLoadedClass(name);
           if (c == null) {
               try {
                   //2.如果自己没加载过,存在父类,则委托父类
                   if (parent != null) {
                       c = parent.loadClass(name, false);
                   } else {
                       c = findBootstrapClassOrNull(name);
                   }
               } catch (ClassNotFoundException e) {
               }
 
               if (c == null) {
                   //3.如果父类也没加载过,则尝试本级classLoader加载
                   c = findClass(name);
               }
           }
          return c;
   }
代码解释：
（1）先检查自己是否已经加载过class文件，用findLoadedClass方法，如果已经加载了直接返回
（2）如果自己没有加载过，存在父类，则委派父类去加载，用parent.loadClass(name,false)方法，此时会向上传递，然后去父加载器中循环第1步，一直到顶级ClassLoader
(3) 如果父类没有加载，则尝试本级classLoader加载，如果加载失败了就会向下传递，交给调用方式实现.class文件的加载
代码解释：
（1）先检查自己是否已经加载过class文件，用findLoadedClass方法，如果已经加载了直接返回
（2）如果自己没有加载过，存在父类，则委派父类去加载，用parent.loadClass(name,false)方法，此时会向上传递，然后去父加载器中循环第1步，一直到顶级ClassLoader
(3) 如果父类没有加载，则尝试本级classLoader加载，如果加载失败了就会向下传递，交给调用方式实现.class文件的加载
我们要加载一个class文件，我们定义了一个CustomerClassLoader类加载器:
(1)首先会判断自己的CustomerClassLoader否加载过,如果加载过直接返回,
(2)如果没有加载过则会调用父类PathClassLoader去加载,该父类同样会判断自己是否加载过,如果没有加载过则委托给父类BootClassLoader去加载,
(3)这个BootClassLoader是顶级classLoader,同样会去判断自己有没有加载过,如果也没有加载过则会调用自己的findClass(name)去加载,
(4)如果顶级BootClassLoader加载失败了,则会把加载这个动作向下交还给PathClassLoader,
(5)这个PathClassLoader也会尝试去调用findClass(name);去加载,如果加载失败了,则会继续向下交还给CustomClassLoader来完成加载,这整个过程感觉是一个递归的过程,逐渐往上然后有逐渐往下,直到加载成功
其实这个String.class在系统启动的时候已经被加载了,我们自己定义一个CustomerClassLoader去加载,其实也是父类加载的
我们要加载一个class文件，我们定义了一个CustomerClassLoader类加载器:
(1)首先会判断自己的CustomerClassLoader否加载过,如果加载过直接返回,
(2)如果没有加载过则会调用父类PathClassLoader去加载,该父类同样会判断自己是否加载过,如果没有加载过则委托给父类BootClassLoader去加载,
(3)这个BootClassLoader是顶级classLoader,同样会去判断自己有没有加载过,如果也没有加载过则会调用自己的findClass(name)去加载,
(4)如果顶级BootClassLoader加载失败了,则会把加载这个动作向下交还给PathClassLoader,
(5)这个PathClassLoader也会尝试去调用findClass(name);去加载,如果加载失败了,则会继续向下交还给CustomClassLoader来完成加载,这整个过程感觉是一个递归的过程,逐渐往上然后有逐渐往下,直到加载成功
其实这个String.class在系统启动的时候已经被加载了,我们自己定义一个CustomerClassLoader去加载,其实也是父类加载的
(1) 防止同一个.class文件重复加载
(2) 对于任意一个类确保在虚拟机中的唯一性.由加载它的类加载器和这个类的全类名一同确立其在Java虚拟机中的唯一性
(3) 保证.class文件不被篡改，通过委派方式可以保证系统类的加载逻辑不被篡改
(1) 防止同一个.class文件重复加载
(2) 对于任意一个类确保在虚拟机中的唯一性.由加载它的类加载器和这个类的全类名一同确立其在Java虚拟机中的唯一性
(3) 保证.class文件不被篡改，通过委派方式可以保证系统类的加载逻辑不被篡改
 
 
 
Zygote native 进程主要工作：
（1）创建虚拟机–startVM
（2）注册JNI函数–startReg
（3）通过JNI知道Java层的com.android.internal.os.ZygoteInit 类，调用main 函数，进入java 世界
Zygote native 进程主要工作：
（1）创建虚拟机–startVM
（2）注册JNI函数–startReg
（3）通过JNI知道Java层的com.android.internal.os.ZygoteInit 类，调用main 函数，进入java 世界
 
 
Zygote总结：
（1）解析init.zygote.rc中的参数，创建AppRuntime并调用AppRuntime.start()方法
（2）调用AndroidRuntime的startVM()方法创建虚拟机，再调用startReg()注册JNI函数
（3）通过JNI方式调用ZygoteInit.main()，第一次进入Java世界
（4）registerZygoteSocket()建立socket通道，zygote作为通信的服务端，用于响应客户端请求
（5）preload()预加载通用类、drawable和color资源、openGL以及共享库以及WebView，用于提高app启动效率
（6）通过startSystemServer()，fork得力帮手system_server进程，也是Java Framework的运行载体（下面讲到system server再详细讲解）
（7）调用runSelectLoop()，随时待命，当接收到请求创建新进程请求时立即唤醒并执行相应工作
Zygote总结：
（1）解析init.zygote.rc中的参数，创建AppRuntime并调用AppRuntime.start()方法
（2）调用AndroidRuntime的startVM()方法创建虚拟机，再调用startReg()注册JNI函数
（3）通过JNI方式调用ZygoteInit.main()，第一次进入Java世界
（4）registerZygoteSocket()建立socket通道，zygote作为通信的服务端，用于响应客户端请求
（5）preload()预加载通用类、drawable和color资源、openGL以及共享库以及WebView，用于提高app启动效率
（6）通过startSystemServer()，fork得力帮手system_server进程，也是Java Framework的运行载体（下面讲到system server再详细讲解）
（7）调用runSelectLoop()，随时待命，当接收到请求创建新进程请求时立即唤醒并执行相应工作
android.R$styleable
android.accessibilityservice.AccessibilityServiceInfo$1
android.accessibilityservice.AccessibilityServiceInfo
android.accessibilityservice.IAccessibilityServiceClient$Stub$Proxy
android.accessibilityservice.IAccessibilityServiceClient$Stub
android.accessibilityservice.IAccessibilityServiceClient
android.accounts.AbstractAccountAuthenticator$Transport
android.accounts.AbstractAccountAuthenticator
android.accounts.Account$1
android.accounts.Account
...
 
java.lang.Short
java.lang.StackOverflowError
java.lang.StackTraceElement
java.lang.StrictMath
java.lang.String$1
java.lang.String$CaseInsensitiveComparator
java.lang.String
java.lang.StringBuffer
java.lang.StringBuilder
java.lang.StringFactory
java.lang.StringIndexOutOfBoundsException
java.lang.System$PropertiesWithNonOverrideableDefaults
java.lang.System
java.lang.Thread$1
...
android.R$styleable
android.accessibilityservice.AccessibilityServiceInfo$1
android.accessibilityservice.AccessibilityServiceInfo
android.accessibilityservice.IAccessibilityServiceClient$Stub$Proxy
android.accessibilityservice.IAccessibilityServiceClient$Stub
android.accessibilityservice.IAccessibilityServiceClient
android.accounts.AbstractAccountAuthenticator$Transport
android.accounts.AbstractAccountAuthenticator
android.accounts.Account$1
android.accounts.Account
...
 
java.lang.Short
java.lang.StackOverflowError
java.lang.StackTraceElement
java.lang.StrictMath
java.lang.String$1
java.lang.String$CaseInsensitiveComparator
java.lang.String
java.lang.StringBuffer
java.lang.StringBuilder
java.lang.StringFactory
java.lang.StringIndexOutOfBoundsException
java.lang.System$PropertiesWithNonOverrideableDefaults
java.lang.System
java.lang.Thread$1
...
 
static void preload(TimingsTraceLog bootTimingsTraceLog) {
    // ...省略
    preloadClasses();
    // ...省略
}
 
private static void preloadClasses() {
    final VMRuntime runtime = VMRuntime.getRuntime();
 
    // 读取 preloaded_classes 文件
    InputStream is;
    try {
        is = new FileInputStream(PRELOADED_CLASSES);
    } catch (FileNotFoundException e) {
        Log.e(TAG, "Couldn't find " + PRELOADED_CLASSES + ".");
        return;
    }
 
    // ...省略
 
    try {
        BufferedReader br =
                new BufferedReader(new InputStreamReader(is), Zygote.SOCKET_BUFFER_SIZE);
 
        int count = 0;
        String line;
        while ((line = br.readLine()) != null) {
            // Skip comments and blank lines.
            line = line.trim();
            if (line.startsWith("#") || line.equals("")) {
                continue;
            }
 
            Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_DALVIK, line);
            try {
                // 逐行加载基本类
                Class.forName(line, true, null);
                count++;
                // ...省略
            } catch (Throwable t) {
                // ...省略
            }
        }
 
        // ...省略
    } catch (IOException e) {
        Log.e(TAG, "Error reading " + PRELOADED_CLASSES + ".", e);
    } finally {
        // ...省略
    }
}
static void preload(TimingsTraceLog bootTimingsTraceLog) {
    // ...省略
    preloadClasses();
    // ...省略
}
 
private static void preloadClasses() {
    final VMRuntime runtime = VMRuntime.getRuntime();
 
    // 读取 preloaded_classes 文件
    InputStream is;
    try {
        is = new FileInputStream(PRELOADED_CLASSES);
    } catch (FileNotFoundException e) {
        Log.e(TAG, "Couldn't find " + PRELOADED_CLASSES + ".");
        return;
    }
 
    // ...省略
 
    try {
        BufferedReader br =
                new BufferedReader(new InputStreamReader(is), Zygote.SOCKET_BUFFER_SIZE);
 
        int count = 0;
        String line;
        while ((line = br.readLine()) != null) {
            // Skip comments and blank lines.
            line = line.trim();
            if (line.startsWith("#") || line.equals("")) {
                continue;
            }
 
            Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_DALVIK, line);
            try {
                // 逐行加载基本类
                Class.forName(line, true, null);
                count++;
                // ...省略
            } catch (Throwable t) {
                // ...省略
            }
        }
 
        // ...省略
    } catch (IOException e) {
        Log.e(TAG, "Error reading " + PRELOADED_CLASSES + ".", e);
    } finally {
        // ...省略
    }
}
 
Android中的ClassLoader类型分为系统ClassLoader和自定义ClassLoader。其中系统ClassLoader包括3种是BootClassLoader、DexClassLoader、PathClassLoader
(1)BootClassLoader:Android平台上所有Android系统启动时会使用BootClassLoader来预加载常用的类
(2)BaseDexClassLoader:实际应用层类文件的加载，而真正的加载委托给pathList来完成
(3)DexClassLoader:可以加载dex文件以及包含dex的压缩文件(apk,dex,jar,zip),可以安装一个未安装的apk文件，一般为自定义类加载器
(4)PathClassLoader:可以加载系统类和应用程序的类，通常用来加载已安装的apk的dex文件
 
补充：
Android 提供的原生加载器叫做基础类加载器，包括：BootClassLoader，PathClassLoader，DexClassLoader，InMemoryDexClassLoader（Android 8.0 引入），DelegateLastClassLoader（Android 8.1 引入）
Android中的ClassLoader类型分为系统ClassLoader和自定义ClassLoader。其中系统ClassLoader包括3种是BootClassLoader、DexClassLoader、PathClassLoader
(1)BootClassLoader:Android平台上所有Android系统启动时会使用BootClassLoader来预加载常用的类
(2)BaseDexClassLoader:实际应用层类文件的加载，而真正的加载委托给pathList来完成
(3)DexClassLoader:可以加载dex文件以及包含dex的压缩文件(apk,dex,jar,zip),可以安装一个未安装的apk文件，一般为自定义类加载器
(4)PathClassLoader:可以加载系统类和应用程序的类，通常用来加载已安装的apk的dex文件
 
补充：
Android 提供的原生加载器叫做基础类加载器，包括：BootClassLoader，PathClassLoader，DexClassLoader，InMemoryDexClassLoader（Android 8.0 引入），DelegateLastClassLoader（Android 8.1 引入）
启动类加载器，用于加载 Zygote 进程已经预加载的基本类，可以推测它只需从缓存中加载。这是基类 ClassLoader 的一个内部类，是包访问权限，所以应用程序无权直接访问
启动类加载器，用于加载 Zygote 进程已经预加载的基本类，可以推测它只需从缓存中加载。这是基类 ClassLoader 的一个内部类，是包访问权限，所以应用程序无权直接访问
public abstract class ClassLoader {
    // ...省略
 
    class BootClassLoader extends ClassLoader {
        private static BootClassLoader instance;
 
        public static synchronized BootClassLoader getInstance() {
            if (instance == null) {
                instance = new BootClassLoader();
            }
 
            return instance;
        }
 
        public BootClassLoader() {
            super(null);
        }
 
        @Override
        protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
            return Class.classForName(name, false, null);
        }
 
        // ...省略
 
        @Override
        protected Class<?> loadClass(String className, boolean resolve)
               throws ClassNotFoundException {
            Class<?> clazz = findLoadedClass(className);
 
            if (clazz == null) {
                clazz = findClass(className);
            }
 
            return clazz;
        }
 
        // ...省略
    }
}
public abstract class ClassLoader {
    // ...省略
 
    class BootClassLoader extends ClassLoader {
        private static BootClassLoader instance;
 
        public static synchronized BootClassLoader getInstance() {
            if (instance == null) {
                instance = new BootClassLoader();
            }
 
            return instance;
        }
 
        public BootClassLoader() {
            super(null);
        }
 
        @Override
        protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
            return Class.classForName(name, false, null);
        }
 
        // ...省略
 
        @Override
        protected Class<?> loadClass(String className, boolean resolve)
               throws ClassNotFoundException {
            Class<?> clazz = findLoadedClass(className);
 
            if (clazz == null) {
                clazz = findClass(className);
            }
 
            return clazz;
        }
 
        // ...省略
    }
}
源码分析：
    我们可以看见，BootClassLoader没有父加载器，在缓存取不到类是直接调用自己的findClass()方法
    findClass()方法调用Class.classForName()方法，而ZygoteInit.preloadClasses()中，加载基本类是Class.forName()
源码分析：
    我们可以看见，BootClassLoader没有父加载器，在缓存取不到类是直接调用自己的findClass()方法
    findClass()方法调用Class.classForName()方法，而ZygoteInit.preloadClasses()中，加载基本类是Class.forName()
ublic final class Class<T> implements java.io.Serializable,
                              GenericDeclaration,
                              Type,
                              AnnotatedElement {
    // ...省略
 
    public static Class<?> forName(String className)
                throws ClassNotFoundException {
        Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
        return forName(className, true, ClassLoader.getClassLoader(caller));
    }
 
    public static Class<?> forName(String name, boolean initialize,
                                   ClassLoader loader)
        throws ClassNotFoundException
    {
        if (loader == null) {
            loader = BootClassLoader.getInstance();
        }
        Class<?> result;
        try {
            result = classForName(name, initialize, loader);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            Throwable cause = e.getCause();
            if (cause instanceof LinkageError) {
                throw (LinkageError) cause;
            }
            throw e;
        }
        return result;
    }
 
    // 本地方法
    static native Class<?> classForName(String className, boolean shouldInitialize,
            ClassLoader classLoader) throws ClassNotFoundException;
 
    // ...省略
}
ublic final class Class<T> implements java.io.Serializable,
                              GenericDeclaration,
                              Type,
                              AnnotatedElement {
    // ...省略
 
    public static Class<?> forName(String className)
                throws ClassNotFoundException {
        Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
        return forName(className, true, ClassLoader.getClassLoader(caller));
    }
 
    public static Class<?> forName(String name, boolean initialize,
                                   ClassLoader loader)
        throws ClassNotFoundException
    {
        if (loader == null) {
            loader = BootClassLoader.getInstance();
        }
        Class<?> result;
        try {
            result = classForName(name, initialize, loader);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            Throwable cause = e.getCause();
            if (cause instanceof LinkageError) {
                throw (LinkageError) cause;
            }
            throw e;
        }
        return result;
    }
 
    // 本地方法
    static native Class<?> classForName(String className, boolean shouldInitialize,
            ClassLoader classLoader) throws ClassNotFoundException;
 
    // ...省略
}
我们可以发现，预加载时，ZygoteInit.preloadClasses()中调用Class.forName()，实际是指定BootClassLoader为类加载器，且只需要在预加载的时候进行类初始化，只需要一次
总之，通过 Class.forName() 或者 Class.classForName() 可以且仅可以直接加载基本类，一旦基本类预加载后，对于应用程序而言，我们虽然不能直接访问BootClassLoader，但可以通过Class.forName/Class.classForName加载
我们可以发现，预加载时，ZygoteInit.preloadClasses()中调用Class.forName()，实际是指定BootClassLoader为类加载器，且只需要在预加载的时候进行类初始化，只需要一次
总之，通过 Class.forName() 或者 Class.classForName() 可以且仅可以直接加载基本类，一旦基本类预加载后，对于应用程序而言，我们虽然不能直接访问BootClassLoader，但可以通过Class.forName/Class.classForName加载
 
 
1.通过Class.forName()方法动态加载
2.通过ClassLoader.loadClass()方法动态加载
类的加载分为3个步骤:1.装载(Load),2.链接(Link),3.初始化(Intialize)
1.通过Class.forName()方法动态加载
2.通过ClassLoader.loadClass()方法动态加载
类的加载分为3个步骤:1.装载(Load),2.链接(Link),3.初始化(Intialize)
 
1.隐式加载:
(1)创建类的实例,也就是new一个对象
(2)访问某个类或接口的静态变量,或者对该静态变量赋值
(3)调用类的静态方法
(4)反射Class.forName("android.app.ActivityThread")
(5)初始化一个类的子类(会首先初始化子类的父类)
2.显示加载：
(1)使用LoadClass()加载
(2)使用forName()加载
1.隐式加载:
(1)创建类的实例,也就是new一个对象
(2)访问某个类或接口的静态变量,或者对该静态变量赋值
(3)调用类的静态方法
(4)反射Class.forName("android.app.ActivityThread")
(5)初始化一个类的子类(会首先初始化子类的父类)
2.显示加载：
(1)使用LoadClass()加载
(2)使用forName()加载
Class.forName 和 ClassLoader.loadClass加载有何不同：
（1）ClassLoader.loadClass也能加载一个类,但是不会触发类的初始化(也就是说不会对类的静态变量,静态代码块进行初始化操作)
（2）Class.forName这种方式,不但会加载一个类,还会触发类的初始化阶段,也能够为这个类的静态变量,静态代码块进行初始化操作
Class.forName 和 ClassLoader.loadClass加载有何不同：
（1）ClassLoader.loadClass也能加载一个类,但是不会触发类的初始化(也就是说不会对类的静态变量,静态代码块进行初始化操作)
（2）Class.forName这种方式,不但会加载一个类,还会触发类的初始化阶段,也能够为这个类的静态变量,静态代码块进行初始化操作
PathClassLoader 是作为应用程序的系统类加载器，也是在 Zygote 进程启动的时候初始化的（基本流程为：ZygoteInit.main() -> ZygoteInit.forkSystemServer() -> ZygoteInit.handleSystemServerProcess() -> ZygoteInit.createPathClassLoader()。在预加载基本类之后执行），所以每一个 APP 进程从 Zygote 中 fork 出来之后都自动携带了一个 PathClassLoader，它通常用于加载 apk 里面的 .dex 文件
PathClassLoader 是作为应用程序的系统类加载器，也是在 Zygote 进程启动的时候初始化的（基本流程为：ZygoteInit.main() -> ZygoteInit.forkSystemServer() -> ZygoteInit.handleSystemServerProcess() -> ZygoteInit.createPathClassLoader()。在预加载基本类之后执行），所以每一个 APP 进程从 Zygote 中 fork 出来之后都自动携带了一个 PathClassLoader，它通常用于加载 apk 里面的 .dex 文件
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);
    }
}
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);
    }
}
public class
DexClassLoader extends BaseDexClassLoader {
 
   public DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory,
            String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
        super(dexPath, new File(optimizedDirectory), librarySearchPath, parent);
    }
}
public class
DexClassLoader extends BaseDexClassLoader {
 
   public DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory,
            String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
        super(dexPath, new File(optimizedDirectory), librarySearchPath, parent);
    }
}
总结：
    我们可以发现DexClassLoader与PathClassLoader都继承于BaseDexClassLoader，这两个类只是提供了自己的构造函数，没有额外的实现
区别：
    DexClassLoader提供了optimizedDirectory，而PathClassLoader则没有，optimizedDirectory正是用来存放odex文件的地方，所以可以利用DexClassLoader实现动态加载
总结：
    我们可以发现DexClassLoader与PathClassLoader都继承于BaseDexClassLoader，这两个类只是提供了自己的构造函数，没有额外的实现
区别：
    DexClassLoader提供了optimizedDirectory，而PathClassLoader则没有，optimizedDirectory正是用来存放odex文件的地方，所以可以利用DexClassLoader实现动态加载
public class BaseDexClassLoader extends ClassLoader {
    private final DexPathList pathList;  //记录dex文件路径信息
 
    public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory, String libraryPath, ClassLoader parent) {
        super(parent);
        this.pathList = new DexPathList(this, dexPath, libraryPath, optimizedDirectory);
    }
}
public class BaseDexClassLoader extends ClassLoader {
    private final DexPathList pathList;  //记录dex文件路径信息
 
    public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory, String libraryPath, ClassLoader parent) {
        super(parent);
        this.pathList = new DexPathList(this, dexPath, libraryPath, optimizedDirectory);
    }
}
dexPath: 包含目标类或资源的apk/jar列表;当有多个路径则采用:分割;
optimizedDirectory: 优化后dex文件存在的目录, 可以为null;
libraryPath: native库所在路径列表;当有多个路径则采用:分割;
ClassLoader:父类的类加载器
dexPath: 包含目标类或资源的apk/jar列表;当有多个路径则采用:分割;
optimizedDirectory: 优化后dex文件存在的目录, 可以为null;
libraryPath: native库所在路径列表;当有多个路径则采用:分割;
ClassLoader:父类的类加载器
 
 
 
final class DexPathList {
    private Element[] dexElements;
    private final List<File> nativeLibraryDirectories;
    private final List<File> systemNativeLibraryDirectories;
 
    final class DexPathList {
    public DexPathList(ClassLoader definingContext, String dexPath,
            String libraryPath, File optimizedDirectory) {
        ...
        this.definingContext = definingContext;
        ArrayList<IOException> suppressedExceptions = new ArrayList<IOException>();
 
        //记录所有的dexFile文件
        this.dexElements = makePathElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory, suppressedExceptions);
 
        //app目录的native库
        this.nativeLibraryDirectories = splitPaths(libraryPath, false);
        //系统目录的native库
        this.systemNativeLibraryDirectories = splitPaths(System.getProperty("java.library.path"), true);
        List<File> allNativeLibraryDirectories = new ArrayList<>(nativeLibraryDirectories);
        allNativeLibraryDirectories.addAll(systemNativeLibraryDirectories);
        //记录所有的Native动态库
        this.nativeLibraryPathElements = makePathElements(allNativeLibraryDirectories, null, suppressedExceptions);
        ...
    }
}
final class DexPathList {
    private Element[] dexElements;
    private final List<File> nativeLibraryDirectories;
    private final List<File> systemNativeLibraryDirectories;
 
    final class DexPathList {
    public DexPathList(ClassLoader definingContext, String dexPath,
            String libraryPath, File optimizedDirectory) {
        ...
        this.definingContext = definingContext;
        ArrayList<IOException> suppressedExceptions = new ArrayList<IOException>();
 
        //记录所有的dexFile文件
        this.dexElements = makePathElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory, suppressedExceptions);
 
        //app目录的native库
        this.nativeLibraryDirectories = splitPaths(libraryPath, false);
        //系统目录的native库
        this.systemNativeLibraryDirectories = splitPaths(System.getProperty("java.library.path"), true);
        List<File> allNativeLibraryDirectories = new ArrayList<>(nativeLibraryDirectories);
        allNativeLibraryDirectories.addAll(systemNativeLibraryDirectories);
        //记录所有的Native动态库
        this.nativeLibraryPathElements = makePathElements(allNativeLibraryDirectories, null, suppressedExceptions);
        ...
    }
}
DexPathList初始化过程，主要收集以下两个变量信息：
（1）dexElements: 根据多路径的分隔符“;”将dexPath转换成File列表，记录所有的dexFile
（2）nativeLibraryPathElements: 记录所有的Native动态库, 包括app目录的native库和系统目录的native库
DexPathList初始化过程，主要收集以下两个变量信息：
（1）dexElements: 根据多路径的分隔符“;”将dexPath转换成File列表，记录所有的dexFile
（2）nativeLibraryPathElements: 记录所有的Native动态库, 包括app目录的native库和系统目录的native库
private static Element[] makePathElements(List<File> files, File optimizedDirectory,
        List<IOException> suppressedExceptions) {
    return makeDexElements(files, optimizedDirectory, suppressedExceptions, null);
}
private static Element[] makePathElements(List<File> files, File optimizedDirectory,
        List<IOException> suppressedExceptions) {
    return makeDexElements(files, optimizedDirectory, suppressedExceptions, null);
}
 
private static Element[] makeDexElements(List<File> files, File optimizedDirectory,
        List<IOException> suppressedExceptions, ClassLoader loader) {
    return makeDexElements(files, optimizedDirectory, suppressedExceptions, loader, false);
}
 
private static Element[] makeDexElements(List<File> files, File optimizedDirectory,
        List<IOException> suppressedExceptions, ClassLoader loader, boolean isTrusted) {
  Element[] elements = new Element[files.size()];  //获取文件个数
  int elementsPos = 0;
  for (File file : files) {
      if (file.isDirectory()) {
          elements[elementsPos++] = new Element(file);
      } else if (file.isFile()) {
          String name = file.getName();
          DexFile dex = null;
          //匹配以.dex为后缀的文件
          if (name.endsWith(DEX_SUFFIX)) {
              dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory, loader, elements);
              if (dex != null) {
                  elements[elementsPos++] = new Element(dex, null);
              }
          } else {
              dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory, loader, elements);             
              if (dex == null) {
                  elements[elementsPos++] = new Element(file);
              } else {
                  elements[elementsPos++] = new Element(dex, file);
              }
          }
          if (dex != null && isTrusted) {
            dex.setTrusted();
          }
      } else {
          System.logW("ClassLoader referenced unknown path: " + file);
      }
  }
  if (elementsPos != elements.length) {
      elements = Arrays.copyOf(elements, elementsPos);
  }
 
  return elements;
}
private static Element[] makeDexElements(List<File> files, File optimizedDirectory,
        List<IOException> suppressedExceptions, ClassLoader loader) {
    return makeDexElements(files, optimizedDirectory, suppressedExceptions, loader, false);
}
 
private static Element[] makeDexElements(List<File> files, File optimizedDirectory,
        List<IOException> suppressedExceptions, ClassLoader loader, boolean isTrusted) {
  Element[] elements = new Element[files.size()];  //获取文件个数
  int elementsPos = 0;
  for (File file : files) {
      if (file.isDirectory()) {
          elements[elementsPos++] = new Element(file);
      } else if (file.isFile()) {
          String name = file.getName();
          DexFile dex = null;
          //匹配以.dex为后缀的文件
          if (name.endsWith(DEX_SUFFIX)) {
              dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory, loader, elements);
              if (dex != null) {
                  elements[elementsPos++] = new Element(dex, null);

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临逸 正在学习这方面的内容，受益匪浅
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tmi
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实验做完了，坐等更新
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tmi 实验做完了，坐等更新
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万里星河 躺等更新
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学习了
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mb_zenpuhjo 学习了
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alds 感谢大佬分享
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大佬，下一篇在哪里呢
2022-9-27 21:04
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我是红领巾 大佬，下一篇在哪里呢[em_5]
下一篇是Android漏洞之战——整体壳脱壳详解，你找看看呢
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Manta_
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感谢大佬的分享,给我的学习路线指明了方向.
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Class.forName是不是只能动态加载系统类和应用自身的类？如果A应用调用了Class.forName进行动态加载，而参数写的却是B应用里的类，是不是会加载失败？
2023-6-2 15:48
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zhadan9527
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Mark一下，防止迷路
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您好，我公众号 Android技术之家 可以转载您博客里的文章吗？
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