Dalvik虚拟机的运行过程分析
在前面一篇文章中，我们分析了Dalvik虚拟机在Zygote进程中的启动过程。Dalvik虚拟机启动完成之后，也就是在各个子模块初始化完成以及加载了相应的Java核心类库之后，就是可以执行Java代码了。当然，Dalvik虚拟机除了可以执行Java代码之外，还可以执行Native代码，也就是C和C++代码。在本文中，我们就将继续以Zygote进程的启动过程为例，来分析Dalvik虚拟机的运行过程。
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从前面Dalvik虚拟机的启动过程分析一文可以知道，Dalvik虚拟机在Zygote进程中启动完成之后，就会获得一个JavaVM实例和一个JNIEnv实例。其中，获得的JavaVM实例就是用来描述Zygote进程的Dalvik虚拟机实例，而获得的JNIEnv实例描述的是Zygote进程的主线程的JNI环境。紧接着，Zygote进程就会通过前面获得的JNIEnv实例的成员函数CallStaticVoidMethod来调用com.android.internal.os.ZygoteInit类的静态成员函数main。这就相当于是将com.android.internal.os.ZygoteInit类的静态成员函数main作为Java代码的入口点。
接下来，我们就从JNIEnv类的成员函数CallStaticVoidMethod开始，分析Dalvik虚拟机的运行过程，如图1所示：
图1 Dalvik虚拟机的运行过程
这个过程可以分为9个步骤，接下来我们就详细分析每一个步骤。
Step 1. JNIEnv.CallStaticVoidMethod
struct _JNIEnv;
......
typedef _JNIEnv JNIEnv;
......
struct _JNIEnv {
/* do not rename this; it does not seem to be entirely opaque */
const struct JNINativeInterface* functions;
......
void CallStaticVoidMethod(jclass clazz, jmethodID methodID, ...)
{
va_list args;
va_start(args, methodID);
functions->CallStaticVoidMethodV(this, clazz, methodID, args);
va_end(args);
}
......
};JNIEnv实际上是一个结构，它有一个成员变量functions，指向的是一个回调函数表。这个回调函数表使用一个JNINativeInterface对象来描述。JNIEnv结构体的成员函数CallStaticVoidMethod的实现很简单，它只是调用该回调函数表中的CallStaticVoidMethodV函数来执行参数clazz和methodID所描述的Java代码。
Step 2. JNINativeInterface.CallStaticVoidMethodV
struct JNINativeInterface {
......
void (*CallStaticVoidMethodV)(JNIEnv*, jclass, jmethodID, va_list);
......
};JNINativeInterface是一个结构体，它的成员变量CallStaticVoidMethodV是一个函数指针。
从前面Dalvik虚拟机的启动过程分析一文可以知道，Dalvik虚拟机在内部为Zygote进程的主线程所创建的Java环境是用一个JNIEnvExt结构体来描述的，并且这个JNIEnvExt结构体会被强制转换成一个JNIEnv结构体返回给Zygote进程。
JNIEnvExt结构体定义在文件dalvik/vm/JniInternal.h中，如下所示：
typedef struct JNIEnvExt {
const struct JNINativeInterface* funcTable; /* must be first */
......
} JNIEnvExt;为什么不直接让JNIEnvExt结构体从JNIEnv结构体继承下来呢？这样把一个JNIEnvExt结构体转换为一个JNIEnv结构体就是相当直观的。然而，Dalvik虚拟机的源代码并一定是要以C++语言的形式来编译的，它也可以以C语言的形式来编译的。由于C语言没有继承的概念，因此，为了使得Dalvik虚拟机的源代码能同时兼容C++和C，这里就使用了一个Trick：只要两个结构体的内存布局相同，它们就可以相互转换访问。当然，这并不要求两个结构体的内存布局完全相同，但是至少开始部分要求是相同的。在这种情况下，将一个结构体强制转换成另外一个结构体之外，只要不去访问内存布局不一致的地方，就没有问题。在Android系统的Native代码中，我们可以常常看到这种Trick。
接下来，我们需要搞清楚的是JNIEnvExt结构体的成员变量funcTable指向的回调函数表是什么。同样是从前面Dalvik虚拟机的启动过程分析一文可以知道，Dalvik虚拟机在创建一个JNIEnvExt结构体的时候，会将它的成员变量funcTable指向全局变量gNativeInterface所描述的一个回调函数表。
gNativeInterface定义在文件dalvik/vm/Jni.c中，如下所示：
static const struct JNINativeInterface gNativeInterface = {
......
CallStaticVoidMethodV,
......
};函数CallStaticVoidMethodV同样是定义在文件dalvik/vm/Jni.c中，不过它是通过宏CALL_STATIC来定义的，如下所示：
#define CALL_STATIC(_ctype, _jname, _retfail, _retok, _isref) \
...... \
static _ctype CallStatic##_jname##MethodV(JNIEnv* env, jclass jclazz, \