深入分析Android加载so文件源码

2019-10-22 18:14:04

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供稿：网友

android/276065.html">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。

Android,加载,so文件,源码

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。

Android,加载,so文件,源码