热修复与插件化基础——dex与class

HartJamie 发布于3月前 阅读84次
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一、dex/class浅析

1、class与dex对比

类型 class文件 dex文件
定义 能够被jvm识别、加载并执行的文件格式 能够被dvm识别、加载并执行的文件格式
如何生成 使用java命令(javac) 使用java命令、dx命令
作用 记录一个类文件的所有信息 记录整个工程中所有类文件的信息

2、生成class与dex文件的指令

生成并运行class文件对于我们而言实在太熟悉了,这里只演示dex文件的生成与运行。

以 Hello World 为例:

public class Hello {
    public static void main(String[] args){
        System.out.println("Hello LQR!");
    }
}

1)生成dex文件

生成dex文件需要用到dx指令,与java指令一样,也是对应一个对应的程序来执行的,最好配置到环境变量中,具体可看文章末尾。

生成dex文件之前需要先生成class文件,所需指令如下:

javac -target 1.6 -source 1.6 Hello.java
dx --dex -- output Hello.dex Hello.class

热修复与插件化基础——dex与class

2)运行dex文件

class文件的运行需要依赖jvm,同理,dex文件的运行需要依赖dvm,所以dex文件需要在Android上才能运行。所需指令如下:

adb push Hello.dex /storage/emulated/0
adb shell
dalvikvm -cp /sdcard/Hello.dex Hello

使用adb将dex文件放送到Android手机的SD卡目录之后,再使用adb进入shell,运行dvm指令即可。

热修复与插件化基础——dex与class

二、class文件结构深入

1、class文件结构:

  • 一种8位字节的二进制流文件
  • 各个数据按顺序紧密的排列,无间隙
  • 每个类或接口都单独占据一个class文件

2、class文件结构的详解:

一个class文件,包含下面表格的所有字段,

类型 名称 数量 说明
u4 magic 1 魔数,0xCAFEBAB
u2 minor_version 1 次版本号
u2 major_version 1 主版本号
u2 constant_pool_count 1 常量池中常量个数
cp_info constant_pool constant_pool_count-1 表类型数据集合,即常量池中每一项常量都是一个表,共有11种结构各不相同的表结构数据
u2 access_flags 1 访问标志,用于识别类或接口层次的访问信息
u2 this_class 1 类索引,用于确定这个类的全限定名
u2 super_class 1 父类索引,用于确定这个类父类的全限定名
u2 interfaces_count 1 接口索引计数器
u2 interfaces interfaces_count 接口索引集合,用来描述这个类实现了哪些接口
u2 fields_count 1 字段表计数器,即字段表集合中的字段表数据个数
field_info fields fields_count 字段表集合,用于描述接口或类中声明的变量,包括类级别(static)和实例级别变量,不包括在方法内部声明的变量
u2 methods_count 1 方法表计数器,即方法表集合中的方法表数据个数
method_info methods methods_count 方法表集合,方法表结构和字段表结构一样
u2 attributes_count 1 属性订数器
attribute_info attributes attributes_count 在Class文件、属性表、方法表中都可以包含自己的属性表集合,用于描述某些场景的专有信息

1,无符号数,以u1、u2、u4、u8分别代表1个字节、2个字节、4个字节、8个字节的无符号数

2,表,以“_info”结尾,由多个无符号数或其它表构成的复合数据类型

源自: JVM笔记5:Class文件结构

3、class文件弊端:

由class文件结构(第3点)所导致

  • 内存占用大,不适合移动端
  • 堆栈的加载模式,加载速度慢
  • 文件IO操作多,类查找慢

基于以上几个class文件的特点,又因为移动端运存较小(以当年的移动端手机为标准),class并不适合直接在移动端设备上运行。

二、dex文件结构深入

1、dex文件结构:

  • 一种8位字节的二进制流文件
  • 各个数据按顺序紧密的排列,无间隙
  • 整个应用中所有java源文件都放在一个dex中

2、dex文件结构的详解:

dex文件与class文件的结构有很大的不同,如下图所示:

热修复与插件化基础——dex与class

对应的字段说明如下表所示:

数据名称 解释
header dex文件头部,记录整个dex文件的相关属性
string_ids 字符串数据索引,记录了每个字符串在数据区的偏移量
type_ids 类似数据索引,记录了每个类型的字符串索引
proto_ids 原型数据索引,记录了方法声明的字符串,返回类型字符串,参数列表
field_ids 字段数据索引,记录了所属类,类型以及方法名
method_ids 类方法索引,记录方法所属类名,方法声明以及方法名等信息
class_defs 类定义数据索引,记录指定类各类信息,包括接口,超类,类数据偏移量
data 数据区,保存了各个类的真实数据
link_data 连接数据区

3、dex头文件

下面是dex头文件中字段详解,与class文件的结构有部分相同的地方,但因为一个dex文件中包含n个class文件,在头文件中需要对所有class进行标记及记录相关信息,故会多出一些不同的字段。

字段名称 偏移值 长度 说明
magic 0x0 8 魔数字段,值为"dex\n035\0"
checksum 0x8 4 校验码
signature 0xc 20 sha-1签名
file_size 0x20 4 dex文件总长度
header_size 0x24 4 文件头长度,009版本=0x5c,035版本=0x70
endian_tag 0x28 4 标示字节顺序的常量
link_size 0x2c 4 链接段的大小,如果为0就是静态链接
link_off 0x30 4 链接段的开始位置
map_off 0x34 4 map数据基址
string_ids_size 0x38 4 字符串列表中字符串个数
string_ids_off 0x3c 4 字符串列表基址
type_ids_size 0x40 4 类列表里的类型个数
type_ids_off 0x44 4 类列表基址
proto_ids_size 0x48 4 原型列表里面的原型个数
proto_ids_off 0x4c 4 原型列表基址
field_ids_size 0x50 4 字段个数
field_ids_off 0x54 4 字段列表基址
method_ids_size 0x58 4 方法个数
method_ids_off 0x5c 4 方法列表基址
class_defs_size 0x60 4 类定义标中类的个数
class_defs_off 0x64 4 类定义列表基址
data_size 0x68 4 数据段的大小,必须4k对齐
data_off 0x6c 4 数据段基址

源自:Dex文件格式详解

对于class文件及dex文件的结构 都可以使用 “010 editor” 这个神器进行查看验证,网上也有相关的文章说明,有兴趣的道友可自行百度 或 访问如下2篇文章进行查阅了解,这里便不再啰嗦:

4、dex文件的优势

dex文件的头文件与索引区部分,保存了所有类及类中数据的索引,因此,dvm可通过这两部分快速查找到对应类及数据,相对于直接运行class文件而言,效率上提升了不少。

三、dex与class两者的异同

经过上面对class文件与dex文件的结构进行大概的了解之后,我们可以得出如下几个结论:

  • 本质上都是一样的,dex是从class文件演变而来的。
  • class文件存在许多冗余信息,dex文件会去除冗余,并整合。

热修复与插件化基础——dex与class

四、其他

1、配置Android及dx环境变量

以mac为例,windows请百度。

  1. 到用户目录下:
cd ~
  1. 打开.bash_profile文件
open -e .bash_profile

如果当前用户目录下没有.bash_profile,可以使用 touch .bash_profile 自行创建

export ANDROID_HOME=/Users/lqr/Library/Android/sdk
export PATH=${PATH}:${ANDROID_HOME}/tools
export PATH=${PATH}:${ANDROID_HOME}/platform-tools
export PATH=${PATH}:${ANDROID_HOME}/build-tools/27.0.3

ANDROID_HOME与build-tools的值需要根据电脑的情况修改。

  1. 配置生效
source .bash_profile
  1. 测试

在终端输入adb或dx命令看是否有命令反应即可。

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