热修复与插件化基础 - dex与class
# 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
# 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。
# 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 (opens new window)
# 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:
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 (opens new window)
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。
# 四、其他
# 1、配置 Android 及 dx 环境变量
以 mac 为例,windows 请百度。
- 到用户目录下:
cd ~
- 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。
- 配置生效
source .bash_profile
- 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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