深入分析Android加載so文件源碼

2019-10-22 18:14:04

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供稿：網友

android/276065.html">Android系統中使用ndk進行編程，有很多的好處（Java的跨平臺特性導致其本地交互的能力不夠強大，一些和操作系統相關的特性Java無法完成；代碼的保護：由于apk的java層代碼很容易被反編譯，而C/C++庫反匯難度較大；可以方便地使用C/C++開源庫；便于移植，用C/C++寫的庫可以方便在其他平臺上再次使用；提供程序在某些特定情形下的執行效率，但是并不能明顯提升Android程序的性能）。

要使用ndk進行編程，在Java層就必須要對so進行加載。Java層加載so的函數有兩個：

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

兩個函數的區別就是load函數的參數是so文件的絕對地址。loadLibrary的參數是so的名稱，這個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()函數用于獲取Runtime的一個實例。

 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()函數主要進行了兩步操作。

第一步：獲取library的path：

根據ClassLoader的不同，會有兩種不同的處理方法。

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

如果ClassLoader為空，會通過傳入的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：調用doLoad()方法。

第一步目前我不關心，不去深究。主要看doLoad的實現。

 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；

調用native函數nativeLoad()進行加載加載。

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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轉換成native的。

第二件事情：調用LoadNativeLibrary進行加載。<關鍵>

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so文件，得到函數的指針

利用dlsym()調用so文件中的JNI_OnLoad方法，開始so文件的執行。

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