Android ART运行环境下Image文件格式简析
可以通过阅读代码来帮助分析Image文件的格式。
首先，在art\runtime\Image.h文件中，有相关的定义：
byte magic_[4]; byte version_[4]; // Required base address for mapping the image. uint32_t image_begin_; // Image size, not page aligned. uint32_t image_size_; // Image bitmap offset in the file. uint32_t image_bitmap_offset_; // Size of the image bitmap. uint32_t image_bitmap_size_; // Checksum of the oat file we link to for load time sanity check. uint32_t oat_checksum_; // Start address for oat file. Will be before oat_data_begin_ for .so files. uint32_t oat_file_begin_; // Required oat address expected by image Method::GetCode() pointers. uint32_t oat_data_begin_; // End of oat data address range for this image file. uint32_t oat_data_end_; // End of oat file address range. will be after oat_data_end_ for // .so files. Used for positioning a following alloc spaces. uint32_t oat_file_end_; // Absolute address of an Object[] of objects needed to reinitialize from an image. uint32_t image_roots_;
下面一一说明：
1） 最先的4个字节是Image文件的magic code，其值在对应的art\runtime\Image.cc文件中有定义:
const byte ImageHeader::kImageMagic[] = { 'a', 'r', 't', '\n' };
2） 接下来的4个字节是Image文件的版本号，同样在Image.cc文件中有指定：
const byte ImageHeader::kImageVersion[] = { '0', '0', '5', '\0' };
3） 再下来的4个字节指定了Image文件映射到内存中的起始地址；
4） 再下来的4个字节说明了Image文件的大小，这是没有根据页4K对齐后的大小；
5） 再下来的8个字节用来指定Image的bitmap，先4个字节说明bitmap相对文件头所在内存地址的偏移，后4个地址说明bitmap的具体大小，至于bitmap的具体作用，以后再说；
6） 再下来的4个字节指定了所要链接的oat文件的checksum，方便以后在运行时检查；
7） 再下来的4个字节是Boot Oat文件在内存中的起始地址，该地址同时也在包含Oat的Elf文件中指定，从而保证在dlopen后加载到这个特定的地址；
8） 再下来的4个字节是Boot Oat文件中数据段的起始地址，该地址和Boot Oat文件中符号oatdata指定的地址一样；
9） 再下来的4个字节是Boot Oat文件中数据段的结束地址，该值等于Boot Oat文件中符号oatlastword+4；
10） 再下来的4个字节是Boot Oat文件在内存中的结束地址，该值可以定位用于动态内存分配的内存段；
11） 最后的4个字节很关键，它是一个地址，指向了一个ObjectArray，里面包含了非常重要的对象。具体来说，一共有7个：
enum ImageRoot {
kResolutionMethod,
kCalleeSaveMethod,
kRefsOnlySaveMethod,
kRefsAndArgsSaveMethod,
kOatLocation,
kDexCaches,
kClassRoots,
kImageRootsMax,
};就先说这么多，具体每个的作用稍后再分析。
目前为止，罗列了那么多概念，估计大家头也晕了，下面举个例子吧。笔者有一台Google Nexus 7二代设备，打开开发者选项，切换到ART运行环境，并且root过后，可以把Image文件（system@[email protected]）和Boot Oat文件（system@[email protected]）拿出来。首先，用二进制编辑工具打开.art文件，一探究竟：
所以.art文件实际就是由Image加上其Bitmap组成。好，我们继续，接下来的0xE566C279是要加载的oat文件的checksum，.oat文件的起始地址是0x60A9C000，结束地址是0x64618000，.oat文件的数据段起始地址是0x60A9D000，结束地址是0x646161A8。所有这些绝对地址在.oat文件中也有记录，让我们用readelf打开.oat文件看看，Program Headers如下：
可以看到，映射到的物理地址强制写到0x60A9C000。再看看oatdata和oatlastword：
可以看到，.oat文件中记录的这些值和.art文件中所记录的是一致的。最后的4个字节为0x60A9BCC0，让我们移步到这个地址，看看有些什么东西：
这块应该就是一个ObjectArray，里面记录了7个Object，可以很轻易的看到，其中记录了oat文件的位置（kOatLocation，第5个对象）。