JNI 源码分析

作者: 苍天霸气诀 | 来源:发表于2017-10-09 17:24 被阅读139次

    前言:我们知道cpu只认得“0101101”类似这种符号,C、C++这些代码最终都得通过编译、汇编成二进制代码,cpu才能识别。而Java比C、C++又多了一层虚拟机,过程也复杂许多。Java代码经过编译成class文件、虚拟机装载等步骤最终在虚拟机中执行。class文件里面就是一个结构复杂的表,而最终告诉虚拟机怎么执行的就靠里面的字节码说明。

    Java虚拟机在执行的时候,可以采用解释执行和编译执行的方式执行,但最终都是转化为机器码执行。Java虚拟机运行时的数据区,包括方法区、虚拟机栈、堆、程序计数器、本地方法栈。

    问题来了,按我们目前的理解,如果是解释执行,那么方法区中应该存的是字节码,那执行的时候,通过JNI动态装载的c、c++库,怎么加载进来的?

    1. javac 与javap 处理 native方法ACC_NATIVE可见,普通的“add”方法是直接把字节码放到code属性表中,而native方法,与普通的方法通过一个标志“ACC_NATIVE”区分开来。java在执行普通的方法调用的时候,可以通过找方法表,再找到相应的code属性表,最终解释执行代码,那么,对于native方法,在class文件中,并没有体现native代码在哪里,只有一个“ACC_NATIVE”的标识,那么在执行的时候改怎么找到动态链接库的代码呢?

    一. 找到so库文件

                      两种方案:

                             1. ClassLoader通过打印,知道实际的ClassLoder是PathClassLoader

                                                                 ----->findLibrary

                                                             ---->this.pathList = new DexPathList(this, dexPath, libraryPath, optimizedDirectory);

                                                                  ---->DexPathList.java

                                                                     ---->findLibrary

                                                                  ---->分析构造函数

                                                                       解释路径

                                 2. ClassLoader为空----->getLibPaths() ----->System.mapLibraryName //根据库类型 添加libxxx.so 还是xxx.dll


       二. 加载so库文件

                           ----->Runtime.java ---->doLoad(filename, loader);

                            ----->//libcore/ojluni/src/main/native/Runtime.c

                            --->Runtime_nativeLoad预留动态注册:jniRegisterNativeMethods        JVM_NativeLoad

                             ---->//art/runtime/openjdkjvm/OpenjdkJvm.cc

                         ---->LoadNativeLibrary()-

                 --->sym = library->FindSymbol("JNI_OnLoad", nullptr);//在我们要加载so库中查找JNI_OnLoad方法,如果没有系统就认为是静态注册方式进行的,直接返回true,代表so库加载成功,如果找到JNI_OnLoad就会调用JNI_OnLoad方法,JNI_OnLoad方法中一般存放的是方法注册的函数,所以如果采用动态注册就必须要实现JNI_OnLoad方法,否则调用java中申明的native方法时会抛出异常,下面有JNI_OnLoad的实现

                                               ----->JNI_OnLoadFn jni_on_load = reinterpret_cast(sym);

                                                    ----->IsBadJniVersion(version)

                                                     ------>version != JNI_VERSION_1_2 && version != JNI_VERSION_1_4 && version != JNI_VERSION_1_6;



    静态注册:

    每个class都需要使用javah生成一个头文件,并且生成的名字很长书写不便;初次调用时需要依据名字搜索对应的JNI层函数来建立关联关系,会影响运行效率

    用javah 生成头文件方便简单

    动态注册:

    使用一种数据结构JNINativeMethod来记录java native函数和JNI函数的对应关系

    移植方便(一个java文件中有多个native方法,java文件的包名更换后)


    synchronized void loadLibrary0(ClassLoader loader, String libname) {

    if (libname.indexOf((int)File.separatorChar) != -1) {

    throw new UnsatisfiedLinkError(

    "Directory separator should not appear in library name: " + libname);

    }//判断传入的库名称是否合法,比如我们的库是libxxx.so,我们只需要传入xxx就可以了

    String libraryName = libname;

    if (loader != null) {//如果类加载器不为空

    String filename = loader.findLibrary(libraryName);//查找是否存在我们需要的库文件

    if (filename == null) {

    // It's not necessarily true that the ClassLoader used

    // System.mapLibraryName, but the default setup does, and it's

    // misleading to say we didn't find "libMyLibrary.so" when we

    // actually searched for "liblibMyLibrary.so.so".

    throw new UnsatisfiedLinkError(loader + " couldn't find \"" +

    System.mapLibraryName(libraryName) + "\"");

    }//不存在库文件则抛出异常

    String error = doLoad(filename, loader);//如果库文件存在,就加载

    if (error != null) {

    throw new UnsatisfiedLinkError(error);

    }//加载库文件失败,抛出异常

    return;

    }


    JNIEXPORT jstring JNICALL

    Runtime_nativeLoad(JNIEnv* env, jclass ignored, jstring javaFilename,

    jobject javaLoader, jstring javaLibrarySearchPath)

    {

    return JVM_NativeLoad(env, javaFilename, javaLoader, javaLibrarySearchPath);//调用JVM_NativeLoad方法

    }//nativeLoad方法在本地的实现

    void register_java_lang_Runtime(JNIEnv* env) {

    jniRegisterNativeMethods(env, "java/lang/Runtime", gMethods, NELEM(gMethods));

    }//注册gMethods中的方法,这个函数是直接由虚拟机调用

    typedef struct {

    const char* name; /*Java 中函数的名字*/

    const char* signature; /*描述了函数的参数和返回值*/

    void* fnPtr; /*函数指针,指向 C 函数*/

    } JNINativeMethod;

    附件:

    JNI

    JNI原理

    注意:Android  jni目录

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