NDK09_JNI源码、动态注册
程序员文章站
2022-06-06 17:44:25
...
一 JNI原理
1 编译
cpu识别的是“0101”的字符
c/c++ ========= 二进制文件
-
编译：xxx.c ------> windows .obj 语法 Linux .o
-
链接：.o -----> log.so
2 编译规则：
- Eclipse GUN ----> Android.mk
- Android Studio： LLVM ----> CMakeList.txt
三段式
cppFlags “-frtti -fexceptions”
3 Jni原理
二 AS新建一个支持JNI的项目
new Project 勾选下面两项即可，在CMakeList.txt中配置对应的c文件声明
三 源码分析
1 Java Native Interface
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？
2 java native 关键字起的作用
javac 与javap 处理 native方法
ACC_NATIVE：
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？
3. System.loadLibrary()
---->Runtime.loadLibrary0
--->分两步：
----->1. 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
----->2. 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<JNI_OnLoadFn>(sym);
----->IsBadJniVersion(version)
------>version != JNI_VERSION_1_2 && version != JNI_VERSION_1_4 && version != JNI_VERSION_1_6;
四 静态注册与动态注册
1 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
2 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;