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前言:
转眼时间过去了10年了,回顾整个10年的工作历程,做了3年的手机,4年左右的Android指纹相关的工作,3年左右的跟传感器相关的工作,其实,我个人还是想了解Android底层的相关知识,目前对于啥都了解一点,都不太深入的,让我很焦虑,记录自己学习的相关知识,这个系列的文章思路是抽丝剥茧,记录Android相关知识的关键部分,目前是从Android8.0开始。
一.前置学习:了解Android的启动流程
文笔不好,只是记录下来给自己回顾,或者分享给志同道合的人一起交流跟学习;学习本文章,你需要了解Android基本的启动流程,在这里不讲,需要自行去查看相关的资料
二.Android如何进入Zygote的java代码
这个是Framework的模拟相关代码,基本上是一比一还原
通过相关Android启动流程的相关知识,可以清楚知道,系统在执行执行并解析init.rc的过程中,启动了路径为/system/bin/app_process的可执行文件;我们知道,在Linux中,死的可执行文件称为程序,活的可执行文件称为进程;可执行文件的程序入口是main函数(这个不是很严谨)
app_process.cpp文件
int main(int argc, char* const argv[])
{
char* argBlockStart = "test";
size_t argBlockLength = 5;
AppRuntime runtime(argBlockStart, argBlockLength);
runtime.start("com.huahua.moon.android.ZygoteInit", true);
return 0;
}
所以根据目前的main函数,需要去看下runtime.start方法,下面是app_process.cpp的整个文件内容
#include "AndroidRuntime.h"
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
class AppRuntime : public AndroidRuntime
{
public:
AppRuntime(char* argBlockStart, size_t argBlockLength)
: AndroidRuntime(argBlockStart, argBlockLength)
{
}
};
int main(int argc, char* const argv[])
{
char* argBlockStart = "test";
size_t argBlockLength = 5;
AppRuntime runtime(argBlockStart, argBlockLength);
runtime.start("com.huahua.moon.android.ZygoteInit", true);
return 0;
}
可以看到,runtime是AppRuntime类的对象,这个类继承自AndroidRuntime类,AppRuntime类中没有看到start函数的相关声明跟定义,所以,这个肯定是在其父类AndroidRuntime中声明跟定义的所以需要看AppRuntime跟AndroidRuntime相关的类;
这个是AndroidRuntime.h文件
#include <stddef.h>
#include <stdlib.h>
#include <jni.h>
#include <vector>
using namespace std;
using std::vector;
class AndroidRuntime
{
public:
AndroidRuntime(char* argBlockStart, size_t argBlockSize);
virtual ~AndroidRuntime();
void addOption(const char* optionString, void* extra_info = NULL);
void start(const char* className, bool zygote);
void exit(int mode);
static AndroidRuntime* getRuntime();
static char* toSlashClassName(const char* className);
private:
int startVm(JavaVM** pJavaVM, JNIEnv** pEnv, bool zygote);
vector<JavaVMOption> mOptions;
char* const mArgBlockStart;
const size_t mArgBlockLength;
static JavaVM* mJavaVM;
};
这个是AndroidRuntime.cpp部分文件
void AndroidRuntime::start(const char* className, bool zygote)
{
printf("AndroidRuntime start className = %s, zygote = %d \n", className, zygote);
JNIEnv* env;
if (startVm(&mJavaVM, &env, zygote) != 0)
{
return;
}
jstring classNameStr = env->NewStringUTF(className);
char* slashClassName = toSlashClassName(className);
printf("JavaVM slashClassName '%s'\n", slashClassName);
jclass startClass = env->FindClass(slashClassName);
if (startClass == NULL)
{
printf("JavaVM unable to locate class '%s'\n", slashClassName);
}
else
{
jmethodID startMeth = env->GetStaticMethodID(startClass, "main", "([Ljava/lang/String;)V");
if (startMeth != NULL)
{
jobjectArray strArray;
env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray);
}
}
}
所以上面app_process.cpp的main函数中,最终调用的是AndroidRuntime.cpp中的start函数,传递的参数className = ("com.huahua.moon.android.ZygoteInit" zygote = true;因为我这篇文章是模拟,只是概述关键点,所有有其他的很多东西没有提及到;这里跟我上一次的文章是有联系的,具体也可以参考我上篇博客linux运行可执行文件,通过c语言调用java的main方法
上面的代码,主要是一下几点:
- 启动JVM虚拟机
- 转换class Name的格式
- 找到对应的class
- 获取对应class的main函数
- 执行main函数
这里有一个细节,就是我们传递的进来的class名是"com.huahua.moon.android.ZygoteInit",这个名字是不符合JAVA相关的JNI规范的,需要修改成"com/huahua/moon/android/ZygoteInit"这种名字
startVm函数是启动java虚拟机
int AndroidRuntime::startVm(JavaVM** pJavaVM, JNIEnv** pEnv, bool zygote)
{
JavaVMInitArgs initArgs;
#if 0
addOption("-Djava.class.path=.");
initArgs.version = JNI_VERSION_1_4;
//initArgs.options = mOptions.editArray();
//initArgs.nOptions = mOptions.size();
initArgs.ignoreUnrecognized = JNI_FALSE;
#endif
JavaVMOption options[1];
options[0].optionString = "-Djava.class.path=.";
initArgs.version = JNI_VERSION_1_4;
initArgs.nOptions = 1;
initArgs.options = options;
if (JNI_CreateJavaVM(pJavaVM, (void **)pEnv, &initArgs) < 0)
{
printf("JNI_CreateJavaVM failed \n");
return -1;
}
else
{
printf("JNI_CreateJavaVM create success \n");
}
return 0;
}
toSlashClassName函数是把"com.huahua.moon.android.ZygoteInit"转化成"com/huahua/moon/android/ZygoteInit"这种格式
char* AndroidRuntime::toSlashClassName(const char* className)
{
char* result = strdup(className);
for (char* cp = result; *cp != '\0'; cp++) {
if (*cp == '.') {
*cp = '/';
}
}
return result;
}
三.模拟结果
通过执行app_process 可执行文件, 输出了java 代码的main函数中的系统输出,证明了Android 进入了Zygote的java代码
ZygoteInit.java 的代码如下图所示
三.注意问题
模拟代码是一个稍微完整的工程代码,本篇文章只是包含了其中的一部分
四.如何编译测试
1.用本工程的java代码编译出class文件,使用java命令或者intellij idea 工具编译都行
2.使用本工程的cpp部分代码,编译出app_process 可执行文件,目前本工程的构建工具是Cmake
3.拷贝到out目前, 请注意目录结构
五.思考问题
真的只有面向对象语言有封装的特性吗?
此工程中的cpp代码从封装性,跟C语言的代码对比而言.(ps:在这个头文件中竟然能看到类的相关私有数据成员)