【移动应用开发技术】Android中如何自定义ClassLoader耗时

【移动应用开发技术】Android中如何自定义ClassLoader耗时

今天就跟大家聊聊有关Android中如何自定义ClassLoader耗时，可能很多人都不太了解，为了让大家更加了解，在下给大家总结了以下内容，希望大家根据这篇文章可以有所收获。首先看下西瓜目前使用的插件ClassLoader是怎么注入的，大致代码如下：代码大致意思是在PathClassLoader和BootClassLoader之间插入了一个DelegateClassLoader，而在DelegateClassLoader的findClass方法中去执行插件Class的加载。为了方便验证，写一个简单的测试Demo，测试加载一个类的耗时：以小米Max2，Android7.1.1机型为例，测试不注入和注入DelegateClassLoader加载一个类的耗时：不注入：60μs注入后：472μs不注入：60μs注入后：472μs差不多慢了8倍，测试了几款手机基本数据都差不多，但是4.x手机上这两种情况下耗时差别却很小。DelegateClassLoader.findClass耗时？因为双亲委托机制，所以宿主中所有类的加载都会走到DelegateClassLoader.findClass中，但是DelegateClassLoader中因为不存在宿主类，所以必然找不到，因此一个宿主类的加载会多调用了一次无用的findClass方法，一次findClass的调用会带来如此大的耗时？于是将DelegateClassLoader代码精简成下面这样的：这样，DelegateClassLoader中没有做任何插件类加载的逻辑，只是做了一个中转到父ClassLoader的loadClass的操作。结果依然是8倍左右的耗时差距。java方法调用耗时？上面方案里只是比不注入自定义ClassLoader多了一次DelegateClassLoader.loadClass方法的调用，理论上不可能存在这么大的耗时。如果说多调用一次java方法DelegateClassLoader.loadClass会有8倍的耗时差异的话，那么多调用两次是不是就是16倍的差异？于是尝试注入两个DelegateClassLoader，类似这样：但是结果还是8倍左右的耗时差异，并非16倍，这么说不是方法调用带来的性能损耗。自定义ClassLoader耗时？所以猜测可能是系统对PathClassLoader有什么优化？然后直接构造一个空的PathClassLoader注入到PathClassLoader和BootClassLoader中间，类似这样：神奇的8倍耗时差异没了！所以真的是系统对PathClassLoader有优化？带着这个疑问我们来看下ClassLoader的源码，以Android7.1.1源码为例。ClassLoader#loadClass首先来看下源头，ClassLoader的loadClass源码，核心代码如下：大致流程是先调用findLoadedClass尝试从已加载的class中查找，然后再调用父ClassLoader的loadClass查找，如果依然没有找到的话，最后再调用自己的findClass加载。在JVM中，类第一次加载时，肯定之前是没有加载过的，因此findLoadedClass应该是返回null的，而BootClassLoader中只有系统类，因此宿主类的加载应该是调用了PathClassLoader#findClass加载的。PathClassLoader#findClass那么我们再来看看PathClassLoader#findClass的源码，调用链大致如下：如果说系统对ClassLoader有某些优化，那么应该只要重点关注在调用链中有用到ClassLoader的地方即可。整个findClass流程中使用到ClassLoader的地方并不多，只有ClassLinker::RegisterDexFile和ClassLinker::SetupClass中使用到了。ClassLinker::RegisterDexFile中是对ClassLoader取class_table的简单操作；ClassLinker::SetupClass中是给加载好的class设置ClassLoader，两个方法对ClassLoader的操作看上去是不存在任何优化的，理论上不会导致性能损耗，这里不再贴代码。如果不是findClass里有优化，难道在ClassLoader#findLoadedClass里？ClassLoader#findLoadedClass再来看看ClassLoader#findLoadedClass的源码，调用链大致如下：首先来看下c层调用的第一个方法VMClassLoader_findLoadedClass:这里主要有两个分支，第一个分支，第12行调用ClassLinker#LookupClass:这里大致意思是从ClassLoader中找到ClassTable，然后调用ClassTable#Lookup而这个ClassTable里面就保存了已经加载过的类以及启动时从appimage中加载的类（appimage的作用是记录已经编译好的“热代码”，并且在启动时一次性把它们加载到缓存，参考Tinker博客）。如果一个类是首次加载且不在appimage中，那么这里会返回null。这样就会走到第二个分支（第25行）ClassLinker::FindClassInPathClassLoader中这里主要分为两个部分：第一部分：从37行开始，反射从Java层的PathClassLoader取得DexPathList，然后再反射从DexPathList中取得dexElements，然后再遍历dexElements，从每个Element中取得dexFile，然后再从DexFile中取得mCookie，然后通过mCookie得到c层的DexFile，最后调用c层DexFile#FindClassDef来真正的执行类的加载，整个流程其实就是在c层把Java层的PathClassLoader#findClass逻辑走了一遍；第二部分：采用递归的方式，从BootClassLoader开始依次到PathClassLoader逐个调用FindClassInPathClassLoader，直到找到class为止，相当于把Java层ClassLoader的双亲委托加载class的机制在c层做了一遍，这个其实是ART上对class加载做的一个优化，但是在Dalvik中是没有这段逻辑的，可以参考/dalvik/native/javalangVMClassLoader.cpp。重点来了！因为上面使用到了反射机制取PathClassLoader中的字段，为了保证这套机制不出问题，这里面加了个校验：如果ClassLoader链中存在不认识的ClassLoader，也就是说ClassLoader的类不是BootClassLoader和PathClassLoader，那么就认为加载类失败。当然这里加载失败的话，并不会影响最终类加载结果，因为在Java层findLoadedClass失败后，会走到findClass中的。结论在AndroidART中默认的ClassLoader机制，在ClassLoader#findLoadedClass时就把JVM中的findLoadedClass和findClass两件事情都做了。但是如果在classloader链中存在自定义ClassLoader，那么这个机制就会失效，会回