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：

• JVM 笔记 5：Class 文件结构 (opens new window)
• Dex 文件格式详解 (opens new window)

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。

1. 到用户目录下：

cd ~

2. 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。

3. 配置生效

source .bash_profile

4. 测试

在终端输入 adb 或 dx 命令看是否有命令反应即可。