深入分析Android加載so文件源碼

更新時(shí)間：2018年03月21日 11:29:35 作者：wydong

這篇文章主要介紹了深入分析Android加載so文件源碼,小編覺(jué)得挺不錯(cuò)的，現(xiàn)在分享給大家，也給大家做個(gè)參考。一起跟隨小編過(guò)來(lái)看看吧

Android系統(tǒng)中使用ndk進(jìn)行編程，有很多的好處（Java的跨平臺(tái)特性導(dǎo)致其本地交互的能力不夠強(qiáng)大，一些和操作系統(tǒng)相關(guān)的特性Java無(wú)法完成；代碼的保護(hù)：由于apk的java層代碼很容易被反編譯，而C/C++庫(kù)反匯難度較大；可以方便地使用C/C++開(kāi)源庫(kù)；便于移植，用C/C++寫的庫(kù)可以方便在其他平臺(tái)上再次使用；提供程序在某些特定情形下的執(zhí)行效率，但是并不能明顯提升Android程序的性能）。

要使用ndk進(jìn)行編程，在Java層就必須要對(duì)so進(jìn)行加載。Java層加載so的函數(shù)有兩個(gè)：

System.load(String pathName)
System.loadLibraray(String libName)

兩個(gè)函數(shù)的區(qū)別就是load函數(shù)的參數(shù)是so文件的絕對(duì)地址。loadLibrary的參數(shù)是so的名稱，這個(gè)so文件必須放在apk的lib目錄下，而且so的名稱必須去掉前面的lib和后邊的“.so”。如下所示：

System.load("/data/local/tmp/libhello.so");
System.loadLibrary("hello");

System.java

load和loadLibraray函數(shù)在/android6.0/libcore/luni/src/main/java/java/lang/System.java中:

public static void load(String pathName) {
    Runtime.getRuntime().load(pathName, VMStack.getCallingClassLoader());
  }

  /**
   * See {@link Runtime#loadLibrary}.
   */
  public static void loadLibrary(String libName) {
    Runtime.getRuntime().loadLibrary(libName, VMStack.getCallingClassLoader());
  }

Runtime.java

getRuntime()函數(shù)用于獲取Runtime的一個(gè)實(shí)例。

 public static Runtime getRuntime() {
    return mRuntime;
  }

loadLibrary():

public void loadLibrary(String nickname) {
    loadLibrary(nickname, VMStack.getCallingClassLoader());
  }
  
   void loadLibrary(String libraryName, ClassLoader loader) {
    if (loader != null) {
      String filename = loader.findLibrary(libraryName);
      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) + "\"");
      }
      String error = doLoad(filename, loader);
      if (error != null) {
        throw new UnsatisfiedLinkError(error);
      }
      return;
    }

    String filename = System.mapLibraryName(libraryName);
    List<String> candidates = new ArrayList<String>();
    String lastError = null;
    for (String directory : mLibPaths) {
      String candidate = directory + filename;
      candidates.add(candidate);

      if (IoUtils.canOpenReadOnly(candidate)) {
        String error = doLoad(candidate, loader);
        if (error == null) {
          return; // We successfully loaded the library. Job done.
        }
        lastError = error;
      }
    }

    if (lastError != null) {
      throw new UnsatisfiedLinkError(lastError);
    }
    throw new UnsatisfiedLinkError("Library " + libraryName + " not found; tried " + candidates);
}

loadLibrary()函數(shù)主要進(jìn)行了兩步操作。

第一步：獲取library的path：

根據(jù)ClassLoader的不同，會(huì)有兩種不同的處理方法。

如果ClassLoader非空，會(huì)利用ClassLoader的findLibrary()方法獲取library的path。

如果ClassLoader為空，會(huì)通過(guò)傳入的library name和System.mapLibraryName獲得真正的library name。例如傳入的是hello，

得到的是libhello.so,然后在mLibPaths查找`libhello.so'，最終確定library的path。

第二步：調(diào)用doLoad()方法。

第一步目前我不關(guān)心，不去深究。主要看doLoad的實(shí)現(xiàn)。

 private String doLoad(String name, ClassLoader loader) {
 String ldLibraryPath = null;
    String dexPath = null;
    if (loader == null) {
      // We use the given library path for the boot class loader. This is the path
      // also used in loadLibraryName if loader is null.
      ldLibraryPath = System.getProperty("java.library.path");
    } else if (loader instanceof BaseDexClassLoader) {
      BaseDexClassLoader dexClassLoader = (BaseDexClassLoader) loader;
      ldLibraryPath = dexClassLoader.getLdLibraryPath();
    }
    // nativeLoad should be synchronized so there's only one LD_LIBRARY_PATH in use regardless
    // of how many ClassLoaders are in the system, but dalvik doesn't support synchronized
    // internal natives.
    synchronized (this) {
      return nativeLoad(name, loader, ldLibraryPath);
    }
  }

獲得libbrary的路徑；

調(diào)用native函數(shù)nativeLoad()進(jìn)行加載加載。

java_lang_Runtime.cc

文件位置：/android6.0.1_r66/art/runtime/native/java_lang_Runtime.cc

static jstring Runtime_nativeLoad(JNIEnv* env, jclass, jstring javaFilename, jobject javaLoader,
                 jstring javaLdLibraryPathJstr) {
 ScopedUtfChars filename(env, javaFilename);
 if (filename.c_str() == nullptr) {
  return nullptr;
 }

 SetLdLibraryPath(env, javaLdLibraryPathJstr);

 std::string error_msg;
 {
  JavaVMExt* vm = Runtime::Current()->GetJavaVM();
  bool success = vm->LoadNativeLibrary(env, filename.c_str(), javaLoader, &error_msg);
  if (success) {
   return nullptr;
  }
 }

 // Don't let a pending exception from JNI_OnLoad cause a CheckJNI issue with NewStringUTF.
 env->ExceptionClear();
 return env->NewStringUTF(error_msg.c_str());
}

nativeLoad()主要做了兩件事：

第一件事：利用SetLdLibraryPath()將Java的library的path轉(zhuǎn)換成native的。

第二件事情：調(diào)用LoadNativeLibrary進(jìn)行加載。<關(guān)鍵>

java_vm_ext.cc

位置：/android6.0/art/runtime/java_vm_ext.cc

bool JavaVMExt::LoadNativeLibrary(JNIEnv* env, const std::string& path, jobject class_loader,
                 std::string* error_msg) {
...
const char* path_str = path.empty() ? nullptr : path.c_str();
 void* handle = dlopen(path_str, RTLD_NOW);

...
 if (needs_native_bridge) {
  library->SetNeedsNativeBridge();
  sym = library->FindSymbolWithNativeBridge("JNI_OnLoad", nullptr);
 } else {
  sym = dlsym(handle, "JNI_OnLoad");
 }
 if (sym == nullptr) {
  VLOG(jni) << "[No JNI_OnLoad found in \"" << path << "\"]";
  was_successful = true;
 } else {

利用dlopen()打開(kāi)so文件，得到函數(shù)的指針

利用dlsym()調(diào)用so文件中的JNI_OnLoad方法，開(kāi)始so文件的執(zhí)行。