深入分析Android加载so文件源码

Android系统中使用ndk进行编程，有很多的好处（Java的跨平台特性导致其本地交互的能力不够强大，一些和操作系统相关的特性Java无法完成；代码的保护：由于apk的java层代码很容易被反编译，而C/C++库反汇难度较大；可以方便地使用C/C++开源库；便于移植，用C/C++写的库可以方便在其他平台上再次使用；提供程序在某些特定情形下的执行效率，但是并不能明显提升Android程序的性能）。

要使用ndk进行编程，在Java层就必须要对so进行加载。Java层加载so的函数有两个：

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

两个函数的区别就是load函数的参数是so文件的绝对地址。loadLibrary的参数是so的名称，这个so文件必须放在apk的lib目录下，而且so的名称必须去掉前面的lib和后边的“.so”。如下所示：

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

System.java

load和loadLibraray函数在/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()函数用于获取Runtime的一个实例。

 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()函数主要进行了两步操作。

第一步：获取library的path：

根据ClassLoader的不同，会有两种不同的处理方法。

如果ClassLoader非空，会利用ClassLoader的findLibrary()方法获取library的path。

如果ClassLoader为空，会通过传入的library name和System.mapLibraryName获得真正的library name。例如传入的是hello，

得到的是libhello.so,然后在mLibPaths查找`libhello.so'，最终确定library的path。

第二步：调用doLoad()方法。

第一步目前我不关心，不去深究。主要看doLoad的实现。

 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);
    }
  }

获得libbrary的路径；

调用native函数nativeLoad()进行加载加载。

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()主要做了两件事：

第一件事：利用SetLdLibraryPath()将Java的library的path转换成native的。

第二件事情：调用LoadNativeLibrary进行加载。<关键>

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()打开so文件，得到函数的指针

利用dlsym()调用so文件中的JNI_OnLoad方法，开始so文件的执行。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持自由互联。