Dalvik虚拟机中Java native方法的调用过程

 

我们知道，Java　native方法的注册形式有两种，一种是主动注册，一种是默认的被动注册，如果我们希望弄清楚java native方法的调用过程，我们首先就需要搞清楚两种注册方式的实现原理，下面我们先分别看看这两种注册方式。

一、Java native方法的主动注册

首先说说JNINativeMethod，它是一个结构体，表示了我们需要注册的本地方法，主要是将java方法跟native方法进行了一个对应，也可以理解为一种映射。

第一个变量name是Java中函数的名字。
第二个变量signature，表示函数的参数和返回值
第三个变量fnPtr是函数指针，指向native层的C函数

 

所以可以看到JNINativeMethod表示的就是java　native函数以及其对应的native层的JNI函数。

 

下面我们来看看具体的注册过程，在进行native方法注册的时候，其实调用的就是JNIEnv的RegisterNatives函数。

我们在进行java native方法注册的时候，由于一个java类可能包含有多个native方法，所以在注册的时候将需要注册的方法放在一个数组中，上面代码的作用就是遍历这个数组，然后调用dvmRegisterJNIMethod方法来对每个方法进行一一的注册。

可以看到，JNI方法注册实际上是将Dalivk里面表示方法的Method对象的nativeFunc成员指向bridge函数，如果不打开CheckJni开关的话，bridge函数就是dvmCallJNIMethod，将Method对象的insns成员指向实际的native方法。具体我们可以看看dvmSetNativeFunc函数。

看到这里我们就可以知道，注册的过程就是将Method的nativeFunc指向dvmCallJNIMethod，将Method的insns成员指向实际的native方法，其实，当java层调用native函数的时候会进入dvmCallJNIMethod函数，而真正的native函数指针则存储在Method->insns中。dvmCallJNIMethod函数会先准备参数，再调用dvmPlatformInvoke执行对应的native方法，也就是method->insns所指向的方法，这样就完成了native函数的调用。

下面来看看dvmCallJNIMethod方法。

正如上面所说，dvmCallJNIMethod函数准备完参数之后，就会调用dvmPlatformInvoke来执行具体的native层的JNI方法，也就是method->insns所指向的方法。dvmPlatformInvoke通过libffi进行JNI方法调用，主要为了屏蔽Dalvik虚拟机运行在不同目标平台的细节。下面就不展开了。 

二、Java native方法的被动注册

JNI函数也可以不主动注册，而是根据一定的规则进行命名，然后由Dalvik自己去查找对应的native方法。对于这类JNI方法，Dalvik在进行类加载类时会默认将对应的Method对象的nativeFunc成员设置为dvmResolveNativeMethod函数地址。
前面我们讲过Dalvik虚拟机中Java类的加载过程，但是分析到loadClassFromDex的时候就结束了，并没有展开分析Java类的具体加载过程，下面我们来继续看看loadClassFromDex方法。

 

上面的代码中，我们重点关注java类方法的加载过程，下面看看loadMethodFromDex方法。

从上面代码可以看到，在dalvik中，当加载类并解析其中的函数时，如果标记为native函数，则会把Method->nativeFunc设置为dvmResolveNativeMethod
所以，当我调用对应native函数的时候，如果这个方法不是经过主动注册的，那么首先会执行dvmResolveNativeMethod方法。下面我们来看看该方法。

如果不是主动注册的话，native层的JNI方法需要按照一定的命名规则进行命名，这个具体就展开了，使用过JNI应该都清楚，dvmResolveNativeMethod首先遍历查找所有已加载的so，根据对应的JNI方法的名称来查找对应的JNI方法，如果找到该方法之后，再调用dvmUseJNIBridge函数设置Method的nativeFunc和insns成员，这个函数在主动注册已经介绍过了，执行完这个函数之后，Method的nativeFunc就是指向dvmCallJNIMethod函数，接着我们可以看到它执行的是method->nativeFunc指向的函数，也就是dvmCallJNIMethod函数，所以最终还是调用dvmCallJNIMethod，再由dvmCallJNIMethod执行相应的JNI方法。
从上面整个过程我们可以知道，不管是主动注册的java native方法还是被动注册的java native方法，它们的调用过程最终都是通过dvmCallJNIMethod这个bridge函数来实现对具体JNI方法的调用的。下面把上面过程通过画图表示如下：

三、作用

１、定位到java native方法对应的JNI方法
２、拦截java native方法的调用

 

总结

在Android中，不管是java方法还是java native方法，它在虚拟机中对应的都是一个Method对象，如果这个方法是一个java native方法的话，那么Method对象的nativeFunc会指向一个bridge函数，这个函数为dvmCallJNIMethod，当我们在调用java native函数的时候就会进入这个bridge函数，bridge函数的作用就是调用该java native方法对应的JNI方法。所以，我们可以这么理解，所有java native函数的执行都是通过一个名为dvmCallJNIMethod的bridge函数来实现对应JNI方法的调用的。