Android的classLoader机制
Android的Dalvik/ART虚拟机如同标准JAVA的JVM虚拟机一样，在运行程序时首先需要将对应的类加载到内存中。因此可以利用这一点，在程序运行时手动加载Class，从而达到代码中动态加载可执行文件的目的。
Android的ClassLoader体系.png
在Android系统启动的时候会创建一个Boot类型的ClassLoader实例，用于加载一些系统Framework层级需要的类。由于Android应用里也需要用到一些系统的类，所以APP启动的时候也会把这个Boot类型的ClassLoader传进来。
此外，APP也有自己的类，这些类保存在APK的dex文件里面，所以APP启动的时候，也会创建一个自己的ClassLoader实例，用于加载自己dex文件中的类。
下面实际验证看看：
@Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); ClassLoader classLoader = getClassLoader(); Log.i("ClassLoader" , "classLoader " + classLoader.toString()); while (classLoader.getParent() != null) { classLoader = classLoader.getParent(); if (classLoader != null) { Log.i("ClassLoader", "classLoaderParent " + classLoader.toString()); } } } |
输出结果为：
I/ClassLoader: classLoader dalvik.system.PathClassLoader[DexPathList[[zip file "/data/app/com.sunteng.classloader-1/base.apk"],nativeLibraryDirectories=[/vendor/lib, /system/lib]]]
I/ClassLoader: classLoaderParent java.lang.BootClassLoader@2d0a3af7
可以看见有2个Classloader实例，一个是BootClassLoader（系统启动的时候创建的），另一个是PathClassLoader（应用启动时创建的，用于加载当前已安装app里面的类）。
Android经常使用的是PathClassLoader和DexClassLoader
PathClassLoader
官方注释：一个简单的ClassLoader的实现，工作在本地文件系统中的文件和目录的列表上，但不尝试从网络加载类。 Android使用这个类为它的系统类加载器和应用类加载器。
可以看出，Android是使用这个类作为其系统类和应用类的加载器。并且对于这个类呢，只能去加载已经安装到Android系统中的apk文件。
DexClassLoader
官方注释：一个ClassLoader的实现，从.jar和.apk文件内部加载classes.dex。这可以用于执行非安装程序作为已安装应用程序的一部分的代码。
也就是说可以加载比如sd目录下的dex文件，获取到不是已安装app里面的类。
Android中使用PathClassLoader类作为Android的默认的类加载器，PathClassLoade本身继承自BaseDexClassLoader，BaseDexClassLoader重写了findClass方法，该方法是ClassLoader的核心。
#BaseDexClassLoader @Override protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { List<Throwable> suppressedExceptions = new ArrayList<Throwable>(); 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; } |
看源码可知，BaseDexClassLoader将findClass方法委托给了pathList对象的findClass方法，pathList对象是在BaseDexClassLoader的构造函数中new出来的，它的类型是DexPathList。看下DexPathList.findClass源码是如何做的：
#DexPathList public Class findClass(String name, List<Throwable> suppressed) { for (Element element : dexElements) { DexFile dex = element.dexFile; if (dex != null) { Class clazz = dex.loadClassBinaryName(name, definingContext, suppressed); if (clazz != null) { return clazz; } } } if (dexElementsSuppressedExceptions != null) { suppressed.addAll(Arrays.asList(dexElementsSuppressedExceptions)); } return null; } #DexFile public Class loadClassBinaryName(String name, ClassLoader loader) { return defineClass(name, loader, mCookie); } private native static Class defineClass(String name, ClassLoader loader, int cookie); |
直接就是遍历dexElements列表，然后通过调用element.dexFile对象上的loadClassBinaryName方法来加载类，如果返回值不是null，就表示加载类成功，会将这个Class对象返回。而且dexElements对象是在DexPathList类的构造函数中完成初始化的。
this.dexElements = makeDexElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory, suppressedExceptions);
makeDexElements所做的事情就是遍历我们传递来的dexPath，然后一次加载每个dex文件。可以看出，BaseDexClassLoader中有个pathList对象，pathList中包含一个DexFile的集合dexElements，而对于类加载，就是遍历这个集合，通过DexFile去寻找。
这样的话，我们可以在这个dexElements中去做一些事情，比如在这个数组的第一个元素放置我们的patch.jar，里面包含修复过的类。当遍历findClass的时候，修复的类就会被查找到，从而替代有bug的类。
一个ClassLoader可以包含多个dex文件，每个dex文件是一个Element，多个dex文件排列成一个有序的数组dexElements，当找类的时候，会按顺序遍历dex文件，然后从当前遍历的dex文件中找类，如果找类则返回，如果找不到从下一个dex文件继续查找
标准JVM中，ClassLoader是用defineClass加载类的，而Android中defineClass被弃用了，改用了loadClass方法，而且加载类的过程也挪到了DexFile中，在DexFile中加载类的具体方法也叫defineClass
ClassLoader特性
使用ClassLoader的一个特点就是，当ClassLoader在成功加载某个类之后，会把得到类的实例缓存起来。下次再请求加载该类的时候，ClassLoader会直接使用缓存的类的实例，而不会尝试再次加载。也就是说，如果程序不重新启动，加载过一次的类就无法重新加载。
如果使用ClassLoader来动态升级APP或者动态修复BUG，都需要重新启动APP才能生效。
除了使用ClassLoader外，还可以使用jni hook的方式修改程序的执行代码。后者做的已经是Native层级的工作了，直接修改应用运行时的内存地址，所以使用jni hook的方式时，不用重新应用就能生效。
而阿里的dexposed和AndFix采用了jni hook方案
Android程序比起一般Java程序在使用动态加载时麻烦在哪里
使用ClassLoader动态加载一个外部的类是非常容易的事情，所以很容易就能实现动态加载新的可执行代码的功能，但是比起一般的Java程序，在Android程序中使用动态加载主要有两个麻烦的问题：
Android中许多组件类（如Activity、Service等）是需要在Manifest文件里面注册后才能工作的（系统会检查该组件有没有注册），所以即使动态加载了一个新的组件类进来，没有注册的话还是无法工作；
Res资源是Android开发中经常用到的，而Android是把这些资源用对应的R.id注册好，运行时通过这些ID从Resource实例中获取对应的资源。如果是运行时动态加载进来的新类，那类里面用到R.id的地方将会抛出找不到资源或者用错资源的异常，因为新类的资源ID根本和现有的Resource实例中保存的资源ID对不上；
说到底，一个Android程序和标准的Java程序最大的区别就在于他们的上下文环境（Context）不同。
Android中context可以给程序提供组件需要用到的功能，也可以提供一些主题、Res等资源，而现在的各种Android动态加载框架中，核心要解决的东西也正是如何给外部的新类提供上下文环境的问题。
希望最终的效果
能够简单地集成热修复sdk，开发者修改代码后能轻松地完成向用户发Patch操作，在用户无感知的情况下修复bug。
技术选型
对开发者友好，使用热修复要简单直接，能尽快解决问题；
对用户友好，尽量减少用户感知；
减小bug的影响，尽量扩大修复时覆盖的用户范围。
就一个理念：只有适合当前情况的才是最好的。
插件化和热修复
前面关于Android中ClassLoader的介绍，Android使用PathClassLoader作为其类加载器，DexClassLoader可以从.jar和.apk类型的文件内部加载classes.dex文件。
如果大家对于插件化有所了解，其实Android应用的插件化，就可以利用DexClassLoader来动态加载非安装应用的类来实现，当然也就可以做到只有单用户点击相应插件模块，才会从网络获取相应插件文件，再通过DexClassLoader实现类加载。
而热修复可以利用BaseDexClassLoader中的pathList对象，pathList中包含一个DexFile的集合dexElements，我们可以在这个dexElements中去做一些事情，比如在这个数组的第一个元素放置我们的patch.jar，里面包含修复过的类。
这样的话，当遍历findClass的时候，我们修复的类就会被查找到，从而替代有bug的类。不过这样处理还存在一个CLASS_ISPREVERIFIED的问题安卓App热补丁动态修复技术介绍。
热修复具体实施
上面分析了Android中的类的加载的流程，可以看出：
DexPathList对象中的dexElements列表是类加载的一个核心，一个类如果能被成功加载，那么它的dex一定会出现在dexElements所对应的dex文件中。
exElements中出现的顺序也很重要，在dexElements前面出现的dex会被优先加载，一旦Class被加载成功，就会立即返回。
我们的如果想做hot fix，一定要保证我们的pacth dex文件出现在dexElements列表的前面。
要实现热修复，就需要我们在运行时去更改PathClassLoader.pathList.dexElements，由于这些属性都是private的，因此需要通过反射来修改。
另外，构造我们自己的dex文件所对应的dexElements数组的时候，我们也可以采取一个比较取巧的方式：
通过构造一个DexClassLoader对象来加载我们的dex文件
调用一次dexClassLoader.loadClass(dummyClassName)方法
这样dexClassLoader.pathList.dexElements中就会包含我们的dex
通过把dexClassLoader.pathList.dexElements插入到系统默认的classLoader.pathList.dexElements列表前面，就可以让系统优先加载我们的dex中的类，从而可以实现热修复了。
自己的思考
通过分析三者的差异化对比，以及思考到底什么才是合适的，通过hook方法的方式实现起来确实最直接，但是问题却也很明显，首先成功覆盖率和稳定性是个问题，而且操作起来复杂性比较高。
而通过classloader考虑的是从系统动态加载的特性入手，所以理所当然以局限于系统的特性，比如由于对于已经加载的类，类加载器不会再调用loadClass方法，所以想要修复要等到下次启动程序才行。
Android项目中，动态加载技术按照加载的可执行文件的不同大致可以分为两种：
1.动态加载so库；
2.动态加载dex/jar/apk文件（通常都是这种）
所以理解起来就是：
1.动态调用外部的Dex文件则是完全没有问题的。
2.在APK文件中往往有一个或者多个Dex文件，我们写的每一句代码都会被编译到这些文件里面。
3.Android应用运行的时候就是通过执行这些Dex文件完成应用的功能的。
4.虽然一个APK一旦构建出来，我们是无法更换里面的Dex文件，但是我们可以通过加载外部的Dex文件来实现。
外部文件可以放在外部存储，或者从网络下载。
因此最极端的情况就是，直接把APK自身带有的Dex文件当做空壳，只是作为一个程序的入口，所有的功能都通过从服务器下载最新的Dex文件完成。
当然，一般来说只要利用Android动态加载技术，通过动态加载新的dex的方式，完成对有bug类的“替换”，来达到避免调用存在bug的代码，这也就是所谓的Hot Fix。
总体的思路就是这样，至于具体的实现，就有很多环节需要细化的，因为Android本身也有很多自身的特性。
接下来就是考虑实际编码实现了。
