一、dex/class淺析
1、class與dex對比
| 型別 | class檔案 | dex檔案 |
|---|---|---|
| 定義 | 能夠被jvm識別、載入並執行的檔案格式 | 能夠被dvm識別、載入並執行的檔案格式 |
| 如何生成 | 使用java命令（javac） | 使用java命令、dx命令 |
| 作用 | 記錄一個類檔案的所有資訊 | 記錄整個工程中所有類檔案的資訊 |
2、生成class與dex檔案的指令
生成並執行class檔案對於我們而言實在太熟悉了，這裡只演示dex檔案的生成與執行。
以 Hello World 為例：
public class Hello {
public static void main(String[] args){
System.out.println("Hello LQR!");
}
}
複製程式碼1）生成dex檔案
生成dex檔案需要用到dx指令，與java指令一樣，也是對應一個對應的程式來執行的，最好配置到環境變數中，具體可看文章末尾。
生成dex檔案之前需要先生成class檔案，所需指令如下：
javac -target 1.6 -source 1.6 Hello.java
dx --dex -- output Hello.dex Hello.class
複製程式碼2）執行dex檔案
class檔案的執行需要依賴jvm，同理，dex檔案的執行需要依賴dvm，所以dex檔案需要在Android上才能執行。所需指令如下：
adb push Hello.dex /storage/emulated/0
adb shell
dalvikvm -cp /sdcard/Hello.dex Hello
複製程式碼使用adb將dex檔案放送到Android手機的SD卡目錄之後，再使用adb進入shell，執行dvm指令即可。
二、class檔案結構深入
1、class檔案結構：
- 一種8位位元組的二進位制流檔案
- 各個資料按順序緊密的排列，無間隙
- 每個類或介面都單獨佔據一個class檔案
2、class檔案結構的詳解：
一個class檔案，包含下面表格的所有欄位，
| 型別 | 名稱 | 數量 | 說明 |
|---|---|---|---|
| u4 | magic | 1 | 魔數，0xCAFEBAB |
| u2 | minor_version | 1 | 次版本號 |
| u2 | major_version | 1 | 主版本號 |
| u2 | constant_pool_count | 1 | 常量池中常量個數 |
| cp_info | constant_pool | constant_pool_count-1 | 表型別資料集合，即常量池中每一項常量都是一個表，共有11種結構各不相同的表結構資料 |
| u2 | access_flags | 1 | 訪問標誌，用於識別類或介面層次的訪問資訊 |
| u2 | this_class | 1 | 類索引，用於確定這個類的全限定名 |
| u2 | super_class | 1 | 父類索引，用於確定這個類父類的全限定名 |
| u2 | interfaces_count | 1 | 介面索引計數器 |
| u2 | interfaces | interfaces_count | 介面索引集合，用來描述這個類實現了哪些介面 |
| u2 | fields_count | 1 | 欄位表計數器，即欄位表集合中的欄位表資料個數 |
| field_info | fields | fields_count | 欄位表集合，用於描述介面或類中宣告的變數，包括類級別（static）和例項級別變數，不包括在方法內部宣告的變數 |
| u2 | methods_count | 1 | 方法表計數器，即方法表集合中的方法表資料個數 |
| method_info | methods | methods_count | 方法表集合，方法表結構和欄位表結構一樣 |
| u2 | attributes_count | 1 | 屬性訂數器 |
| attribute_info | attributes | attributes_count | 在Class檔案、屬性表、方法表中都可以包含自己的屬性表集合，用於描述某些場景的專有資訊 |
1，無符號數，以u1、u2、u4、u8分別代表1個位元組、2個位元組、4個位元組、8個位元組的無符號數 2，表，以“_info”結尾，由多個無符號數或其它表構成的複合資料型別
3、class檔案弊端：
由class檔案結構（第3點）所導致
- 記憶體佔用大，不適合移動端
- 堆疊的載入模式，載入速度慢
- 檔案IO操作多，類查詢慢
基於以上幾個class檔案的特點，又因為移動端運存較小（以當年的移動端手機為標準），class並不適合直接在移動端裝置上執行。
二、dex檔案結構深入
1、dex檔案結構：
- 一種8位位元組的二進位制流檔案
- 各個資料按順序緊密的排列，無間隙
- 整個應用中所有java原始檔都放在一個dex中
2、dex檔案結構的詳解：
dex檔案與class檔案的結構有很大的不同，如下圖所示：
對應的欄位說明如下表所示：
| 資料名稱 | 解釋 |
|---|---|
| header | dex檔案頭部，記錄整個dex檔案的相關屬性 |
| string_ids | 字串資料索引，記錄了每個字串在資料區的偏移量 |
| type_ids | 類似資料索引，記錄了每個型別的字串索引 |
| proto_ids | 原型資料索引，記錄了方法宣告的字串，返回型別字串，引數列表 |
| field_ids | 欄位資料索引，記錄了所屬類，型別以及方法名 |
| method_ids | 類方法索引，記錄方法所屬類名，方法宣告以及方法名等資訊 |
| class_defs | 類定義資料索引，記錄指定類各類資訊，包括介面，超類，類資料偏移量 |
| data | 資料區，儲存了各個類的真實資料 |
| link_data | 連線資料區 |
3、dex標頭檔案
下面是dex標頭檔案中欄位詳解，與class檔案的結構有部分相同的地方，但因為一個dex檔案中包含n個class檔案，在標頭檔案中需要對所有class進行標記及記錄相關資訊，故會多出一些不同的欄位。
| 欄位名稱 | 偏移值 | 長度 | 說明 |
|---|---|---|---|
| magic | 0x0 | 8 | 魔數字段，值為"dex\n035\0" |
| checksum | 0x8 | 4 | 校驗碼 |
| signature | 0xc | 20 | sha-1簽名 |
| file_size | 0x20 | 4 | dex檔案總長度 |
| header_size | 0x24 | 4 | 檔案頭長度，009版本=0x5c,035版本=0x70 |
| endian_tag | 0x28 | 4 | 標示位元組順序的常量 |
| link_size | 0x2c | 4 | 連結段的大小，如果為0就是靜態連結 |
| link_off | 0x30 | 4 | 連結段的開始位置 |
| map_off | 0x34 | 4 | map資料基址 |
| string_ids_size | 0x38 | 4 | 字串列表中字串個數 |
| string_ids_off | 0x3c | 4 | 字串列表基址 |
| type_ids_size | 0x40 | 4 | 類列表裡的型別個數 |
| type_ids_off | 0x44 | 4 | 類列表基址 |
| proto_ids_size | 0x48 | 4 | 原型列表裡面的原型個數 |
| proto_ids_off | 0x4c | 4 | 原型列表基址 |
| field_ids_size | 0x50 | 4 | 欄位個數 |
| field_ids_off | 0x54 | 4 | 欄位列表基址 |
| method_ids_size | 0x58 | 4 | 方法個數 |
| method_ids_off | 0x5c | 4 | 方法列表基址 |
| class_defs_size | 0x60 | 4 | 類定義標中類的個數 |
| class_defs_off | 0x64 | 4 | 類定義列表基址 |
| data_size | 0x68 | 4 | 資料段的大小，必須4k對齊 |
| data_off | 0x6c | 4 | 資料段基址 |
源自：Dex檔案格式詳解
對於class檔案及dex檔案的結構 都可以使用 “010 editor” 這個神器進行檢視驗證，網上也有相關的文章說明，有興趣的道友可自行百度 或 訪問如下2篇文章進行查閱瞭解，這裡便不再囉嗦：
4、dex檔案的優勢
dex檔案的標頭檔案與索引區部分，儲存了所有類及類中資料的索引，因此，dvm可通過這兩部分快速查詢到對應類及資料，相對於直接執行class檔案而言，效率上提升了不少。
三、dex與class兩者的異同
經過上面對class檔案與dex檔案的結構進行大概的瞭解之後，我們可以得出如下幾個結論：
- 本質上都是一樣的，dex是從class檔案演變而來的。
- class檔案存在許多冗餘資訊，dex檔案會去除冗餘，並整合。
四、其他
1、配置Android及dx環境變數
以mac為例，windows請百度。
- 到使用者目錄下：
cd ~
複製程式碼- 開啟.bash_profile檔案
open -e .bash_profile
複製程式碼如果當前使用者目錄下沒有.bash_profile，可以使用 touch .bash_profile 自行建立
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
複製程式碼ANDROID_HOME與build-tools的值需要根據電腦的情況修改。
- 配置生效
source .bash_profile
複製程式碼- 測試
在終端輸入adb或dx命令看是否有命令反應即可。