Dalvik虚拟机JNI方法的注册过程分析 (一)

2014-11-24 10:58:08 · 作者: · 浏览: 0

在前面一文中,我们分析了Dalvik虚拟机的运行过程。从中可以知道,Dalvik虚拟机在调用一个成员函数的时候,如果发现该成员函数是一个JNI方法,那么就会直接跳到它的地址去执行。也就是说,JNI方法是直接在本地操作系统上执行的,而不是由Dalvik虚拟机解释器执行。由此也可看出,JNI方法是Android应用程序与本地操作系统直接进行通信的一个手段。在本文中,我们就详细分析JNI方法的注册过程。

在Android系统中,JNI方法是以C/C++语言来实现的,然后编译在一个SO文件里面。这个JNI方法在能够被调用之前,首先要加载到当前应用程序进程的地址空间来,如下所示:


[java] package shy.luo.jni;

public class ClassWithJni {
......

static {
System.loadLibrary("nanosleep");
}

......

private native int nanosleep(long seconds, long nanoseconds);

......
}

package shy.luo.jni;

public class ClassWithJni {
......

static {
System.loadLibrary("nanosleep");
}

......

private native int nanosleep(long seconds, long nanoseconds);

......
}
上述代码假设ClassWithJni类有一个JNI方法nanosleep,它实现在一个名称为libnanosleep.so的文件中,因此,在该JNI方法能够被调用之前,我们首先要将它加载到当前应用程序进程来,这是通过调用System类的静态成员函数loadLibrary来实现的。

JNI方法nanosleep的实现如下所示:


[cpp] #include "jni.h"
#include "JNIHelp.h"

#include

static jint shy_luo_jni_ClassWithJni_nanosleep(JNIEnv* env, jobject clazz, jlong seconds, jlong nanoseconds)
{
struct timespec req;
req.tv_sec = seconds;
req.tv_nsec = nanoseconds;

return nanosleep(&req, NULL);
}

static const JNINativeMethod method_table[] = {
{"nanosleep", "(JJ)I", (void*)shy_luo_jni_ClassWithJni_nanosleep},
};

extern "C" jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)
{
JNIEnv* env = NULL;
jint result = -1;

if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
return result;
}

jniRegisterNativeMethods(env, "shy/luo/jni/ClassWithJni", method_table, NELEM(method_table));

return JNI_VERSION_1_4;
}

#include "jni.h"
#include "JNIHelp.h"

#include

static jint shy_luo_jni_ClassWithJni_nanosleep(JNIEnv* env, jobject clazz, jlong seconds, jlong nanoseconds)
{
struct timespec req;
req.tv_sec = seconds;
req.tv_nsec = nanoseconds;

return nanosleep(&req, NULL);
}

static const JNINativeMethod method_table[] = {
{"nanosleep", "(JJ)I", (void*)shy_luo_jni_ClassWithJni_nanosleep},
};

extern "C" jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)
{
JNIEnv* env = NULL;
jint result = -1;

if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
return result;
}

jniRegisterNativeMethods(env, "shy/luo/jni/ClassWithJni", method_table, NELEM(method_table));

return JNI_VERSION_1_4;
}
假设上述函数经过编译之后,就位于一个名称为libnanosleep.so的文件。

当libnanosleep.so文件被加载的时候,函数JNI_OnLoad就会被调用。在函数JNI_OnLoad中,参数vm描述的是当前进程中的Dalvik虚拟机,通过调用它的成员函数GetEnv就可以获得一个JNIEnv对象。有了这个JNIEnv对象之后,我们就可以调用另外一个函数jniRegisterNativeMethods来向当前进程中的Dalvik虚拟机注册一个JNI方法shy_luo_jni_ClassWithJni_nanosleep。这个JNI方法即为shy.luo.jni.ClassWithJni类的成员函数nanasleep的实现。

JNI方法shy_luo_jni_ClassWithJni_nanosleep要做的事情实际上就是通过系统调用nanosleep来使得当前进程进入睡眠状态,直至seconds秒nanoseconds纳秒之后再唤醒。使用系统调用nanosleep来使得当前进程进入睡眠状态的好处它的时间精度可以达到纳秒级,但是这个系统调用有两个地方是需要注意的:

1. 如果进程在睡眠的过程中接收到信号,那么它就会提前被唤醒,这时候系统调用nanosleep的返回值为-1,并且错误代码errno被设置为EINTR。

2. 如果CPU的时钟中断精度达不到纳秒级别,那么nanosleep的睡眠精度也达不到纳秒级,也就是说,当前进程不一定能在指定的纳秒之后被唤醒,会有一定的延时。

不过,JNI方法shy_luo_jni_ClassWithJni_nanosleep的实现不是我们的重点,我们的重点是分析它注册到Da