前言
Android系统在启动启动过程中,先启动Kernel创建init进程,紧接着由init进程fork第一个横穿Java和C/C++的进程,即Zygote进程。Zygote启动过程中会AndroidRuntime.cpp中的startVm创建虚拟机,VM创建完成后,紧接着调用startReg完成虚拟机中的JNI方法注册。
startReg
[–>AndroidRuntime.cpp]
int AndroidRuntime::startReg(JNIEnv* env){//设置线程创建方法为javaCreateThreadEtcandroidSetCreateThreadFunc((android_create_thread_fn) javaCreateThreadEtc); env->PushLocalFrame(200);//进程JNI方法的注册if(register_jni_procs(gRegJNI, NELEM(gRegJNI), env) <0) { env->PopLocalFrame(NULL);return-1; } env->PopLocalFrame(NULL);return0;}
register_jni_procs(gRegJNI, NELEM(gRegJNI), env)这行代码的作用就是就是循环调用gRegJNI数组成员所对应的方法。
static int register_jni_procs(const RegJNIRec array[], size_t count, JNIEnv* env) {for(size_ti =0; i < count; i++) {if(array[i].mProc(env) <0) { return-1; } } return0;}
gRegJNI数组,有100多个成员变量,定义在AndroidRuntime.cpp:
staticconstRegJNIRec gRegJNI[] = { REG_JNI(register_android_os_MessageQueue), REG_JNI(register_android_os_Binder), ...};
该数组的每个成员都代表一个类文件的jni映射,其中REG_JNI是一个宏定义,在Zygote中介绍过,该宏的作用就是调用相应的方法。
如何查找native方法
当大家在看framework层代码时,经常会看到native方法,这是往往需要查看所对应的C++方法在哪个文件,对应哪个方法?下面从一个实例出发带大家如何查看java层方法所对应的native方法位置。
实例(一)
当分析Android消息机制源码,遇到MessageQueue.java中有多个native方法,比如:
packageandroid.os;publicfinalclassMessageQueue{privatenativevoidnativePollOnce(longptr,inttimeoutMillis);}
步骤1: MessageQueue.java的全限定名为android.os.MessageQueue.java,完整的方法名为android.os.MessageQueue.nativePollOnce(),与之相对应的native层方法名是将点号替换为下划线,即android_os_MessageQueue_nativePollOnce()。
步骤2: 有了native方法,那么接下来需要知道该native方法所在那个文件。前面已经介绍过Android系统启动时就已经注册了大量的JNI方法,见AndroidRuntime.cpp的gRegJNI数组。这些注册方法命令方式:
register_[包名]_[类名]
那么MessageQueue.java所定义的jni注册方法名应该是register_android_os_MessageQueue,的确存在于gRegJNI数组,说明这次JNI注册过程是在开机过程完成。 该方法在AndroidRuntime.cpp申明为extern方法:
extern int register_android_os_MessageQueue(JNIEnv* env);
这些extern方法绝大多数位于/framework/base/core/jni/目录,大多数情况下native文件命名方式:
[包名]_[类名].cpp[包名]_[类名].h
Tips: /android/os路径下的MessageQueue.java ==> android_os_MessageQueue.cpp
打开android_os_MessageQueue.cpp文件,搜索android_os_MessageQueue_nativePollOnce方法,这便找到了目标方法:
static void android_os_MessageQueue_nativePollOnce(JNIEnv* env, jobject obj, jlong ptr, jint timeoutMillis) { NativeMessageQueue* nativeMessageQueue =reinterpret_cast(ptr); nativeMessageQueue->pollOnce(env, obj, timeoutMillis);}
到这里完成了一次从Java层方法搜索到所对应的C++方法的过程。
实例(二)
对于native文件命名方式,有时并非[包名]_[类名].cpp,比如/android/os路径下的Binder.java 所对应的native文件:android_util_Binder.cpp
packageandroid.os;publicclassBinderimplementsIBinder{publicstaticfinalnativeintgetCallingPid();}
根据实例(一)方式,找到getCallingPid ==> android_os_Binder_getCallingPid(),并且在AndroidRuntime.cpp中的gRegJNI数组中找到register_android_os_Binder。
按实例(一)方式则native文名应该为android_os_Binder.cpp,可是在/framework/base/core/jni/目录下找不到该文件,这是例外的情况。其实真正的文件名为android_util_Binder.cpp,这就是例外,这一点有些费劲,不明白为何google要如此打破规律的命名。
staticjint android_os_Binder_getCallingPid(JNIEnv* env, jobject clazz){returnIPCThreadState::self()->getCallingPid();}
有人可能好奇,既然如何遇到打破常规的文件命令,怎么办?这个并不难,首先,可以尝试在/framework/base/core/jni/中搜索,对于binder.java,可以直接搜索binder关键字,其他也类似。如果这里也找不到,可以通过grep全局搜索android_os_Binder_getCallingPid这个方法在哪个文件。
jni存在的常见目录:
/framework/base/core/jni/
/framework/base/services/core/jni/
/framework/base/media/jni/
实例(三)
前面两种都是在Android系统启动之初,便已经注册过JNI所对应的方法。 那么如果程序自己定义的jni方法,该如何查看jni方法所在位置呢?下面以MediaPlayer.java为例,其包名为android.media:
publicclass MediaPlayer{static{ System.loadLibrary("media_jni"); native_init(); }private static native final void native_init(); ...}
通过static静态代码块中System.loadLibrary方法来加载动态库,库名为media_jni, Android平台则会自动扩展成所对应的libmedia_jni.so库。 接着通过关键字native加在native_init方法之前,便可以在java层直接使用native层方法。
接下来便要查看libmedia_jni.so库定义所在文件,一般都是通过Android.mk文件定义LOCAL_MODULE:= libmedia_jni,可以采用grep或者mgrep来搜索包含libmedia_jni字段的Android.mk所在路径。
搜索可知,libmedia_jni.so位于/frameworks/base/media/jni/Android.mk。用前面实例(一)中的知识来查看相应的文件和方法名分别为:
android_media_MediaPlayer.cppandroid_media_MediaPlayer_native_init()
再然后,你会发现果然在该Android.mk所在目录/frameworks/base/media/jni/中找到android_media_MediaPlayer.cpp文件,并在文件中存在相应的方法:
staticvoidandroid_media_MediaPlayer_native_init(JNIEnv *env){ jclass clazz; clazz = env->FindClass("android/media/MediaPlayer"); fields.context = env->GetFieldID(clazz,"mNativeContext","J"); ...}
Tips:MediaPlayer.java中的native_init方法所对应的native方法位于/frameworks/base/media/jni/目录下的android_media_MediaPlayer.cpp文件中的android_media_MediaPlayer_native_init方法。
小结
JNI作为连接Java世界和C/C++世界的桥梁,很有必要掌握。看完本文,至少能掌握在分析Android源码过程中如何查找native方法。首先要明白native方法名和文件名的命名规律,其次要懂得该如何去搜索代码。
JNI注册的两种时机:
Android系统启动过程中Zygote注册,可通过查询AndroidRuntime.cpp中的gRegJNI,看看是否存在对应的register方法;
调用System.loadLibrary()方式注册。
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