安卓JVM加载so库流程

好久没有写点东西发了，工作中的事情有点杂，也找不到整块东西可以写的。

最近调查了一个问题，稍微追了一下流程，这里记录一下。

1. 问题背景

由于我们支持的设备相对比竞品，zygote进程多占用了好几倍的内存空间。通过dump meminfo后发现，我们的设备在so库，ttf，和unkonwn mmap的内存空间相比竞品一共大了20多M，其中so库多了15M左右。

通过查看zygote进程的smaps，确定了占用空间最大的几个so库确实是我们自己的。虽然确定了内存占用大的原因，还是得把这些so库是加载在zygote进程中的时机确定了才行。

我的第一反应就是在zygote启动时，加载sharedLibrary()时，把这些库加载了，于是去看了这部分源码，并没有。

通过反复调试以及追踪源码，最后发现是在JVM启动的过程中加载了这些so库，这些so库的配置在“system/etc/public.libraries.txt”下。

image.png

这个文件里配置的都是public的so库，能够被普通app访问的。类似的配置文件还有“vendor/etc/”下面的，还有一些其他的配置地方，我没有深入去看，想要看的盆友可以自己去看源码或者注释。

下面我就带大家一起看看虚拟机加载这些so库的流程。

2. JVM加载so库流程

调用栈：

frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp

---->runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", args, zygote);

frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp

---->AndroidRuntime::startVm

--->JNI_CreateJavaVM(pJavaVM, pEnv, &initArgs）

art/runtime/jni/java_vm_ext.cc

--->android::InitializeNativeLoader();

system/core/libnativeloader/native_loader.cpp

---->Initialize()

---->ReadConfig(public_native_libraries_system_config, &sonames, always_true, &error_msg)

其中，public_native_libraries_system_config 为 system/etc/public.libraries.txt

这部分流程是在安卓设备开机过程中的，在执行ZygoteInit.main()之前会先启动java虚拟机的，这样fork其他java进程的时候，java环境就已经有了，不用再创建虚拟机了。

最后贴一下Initialize()函数：

 void Initialize() {
//一旦public命名空间被初始化，运行这个代码就没有意义了——它对当前的public库列表没有任何影响。
    if (initialized_) {
      return;
    }

    std::vector<std::string> sonames;
    const char* android_root_env = getenv("ANDROID_ROOT");
    std::string root_dir = android_root_env != nullptr ? android_root_env : "/system";
    std::string public_native_libraries_system_config =
            root_dir + kPublicNativeLibrariesSystemConfigPathFromRoot;
    std::string llndk_native_libraries_system_config =
            root_dir + kLlndkNativeLibrariesSystemConfigPathFromRoot;
    std::string vndksp_native_libraries_system_config =
            root_dir + kVndkspNativeLibrariesSystemConfigPathFromRoot;

    std::string product_public_native_libraries_dir = "/product/etc";

    std::string error_msg;
    LOG_ALWAYS_FATAL_IF(
        !ReadConfig(public_native_libraries_system_config, &sonames, always_true, &error_msg),
        "Error reading public native library list from \"%s\": %s",
        public_native_libraries_system_config.c_str(), error_msg.c_str());

//对于可调试的平台构建，使用ANDROID_ADDITIONAL_PUBLIC_LIBRARIES环境变量将库添加到列表中。这仅用于平台测试。
    if (is_debuggable()) {
      const char* additional_libs = getenv("ANDROID_ADDITIONAL_PUBLIC_LIBRARIES");
      if (additional_libs != nullptr && additional_libs[0] != '\0') {
        std::vector<std::string> additional_libs_vector = base::Split(additional_libs, ":");
        std::copy(additional_libs_vector.begin(), additional_libs_vector.end(),
                  std::back_inserter(sonames));
      }
    }

//删除运行时命名空间中的公共库。这些库列在public.android.txt中，但我们不希望android的其余部分在默认命名空间中打开这些库。
      //例如,libicuuc。因此从运行时名称空间公开给类装入器名称空间。
      //不幸的是，它没有稳定的C符号，并且默认的命名空间应该只在libandroidicus .so中使用稳定的符号。http://b/120786417
    removePublicLibsIfExistsInRuntimeApex(sonames);

    // android_init_namespaces()期望加载所有的公共库，以便仅通过soname找到它们。
    // TODO(迪米特里·):这有点误导，因为我们不知道供应商公共库是否将从 /vendor/lib打开，我们可能最终会从/system/lib或/product/lib加载它们
      
    for (const auto& soname : sonames) {
      LOG_ALWAYS_FATAL_IF(dlopen(soname.c_str(), RTLD_NOW | RTLD_NODELETE) == nullptr,
                          "Error preloading public library %s: %s", soname.c_str(), dlerror());
    }

    system_public_libraries_ = base::Join(sonames, ':');

    // read /system/etc/public.libraries-<companyname>.txt which contain partner defined
    // system libs that are exposed to apps. The libs in the txt files must be
    // named as lib<name>.<companyname>.so.
    sonames.clear();
    ReadExtensionLibraries(base::Dirname(public_native_libraries_system_config).c_str(), &sonames);
    oem_public_libraries_ = base::Join(sonames, ':');

    // read /product/etc/public.libraries-<companyname>.txt which contain partner defined
    // product libs that are exposed to apps.
    sonames.clear();
    ReadExtensionLibraries(product_public_native_libraries_dir.c_str(), &sonames);
    product_public_libraries_ = base::Join(sonames, ':');

    // Insert VNDK version to llndk and vndksp config file names.
    insert_vndk_version_str(&llndk_native_libraries_system_config);
    insert_vndk_version_str(&vndksp_native_libraries_system_config);

    sonames.clear();
    ReadConfig(llndk_native_libraries_system_config, &sonames, always_true);
    system_llndk_libraries_ = base::Join(sonames, ':');

    sonames.clear();
    ReadConfig(vndksp_native_libraries_system_config, &sonames, always_true);
    system_vndksp_libraries_ = base::Join(sonames, ':');

    sonames.clear();
    // This file is optional, quietly ignore if the file does not exist.
    ReadConfig(kPublicNativeLibrariesVendorConfig, &sonames, always_true, nullptr);

    vendor_public_libraries_ = base::Join(sonames, ':');
  }