Dalvik虚拟机的运行过程分析

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

[cpp] struct _JNIEnv;
......
typedef _JNIEnv JNIEnv;
......

struct _JNIEnv {
    /* do not rename this; it does not seem to be entirely opaque */
    const struct JNINativeInte易做图ce* functions;
    ......

    void CallStaticVoidMethod(jclass clazz, jmethodID methodID, ...)
    {
        va_list args;
        va_start(args, methodID);
        functions->CallStaticVoidMethodV(this, clazz, methodID, args);
        va_end(args);
    }

    ......
};

struct _JNIEnv;
......
typedef _JNIEnv JNIEnv;
......

struct _JNIEnv {
    /* do not rename this; it does not seem to be entirely opaque */
    const struct JNINativeInte易做图ce* functions;
    ......

    void CallStaticVoidMethod(jclass clazz, jmethodID methodID, ...)
    {
        va_list args;
        va_start(args, methodID);
        functions->CallStaticVoidMethodV(this, clazz, methodID, args);
        va_end(args);
    }

......
}; 这个函数定义在文件dalvik/libnativehelper/include/nativehelper/jni.h中。

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JNINativeInte易做图ce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. JNINativeInte易做图ce.CallStaticVoidMethodV

[cpp] struct JNINativeInte易做图ce {
    ......

    void        (*CallStaticVoidMethodV)(JNIEnv*, jclass, jmethodID, va_list);

    ......
};

struct JNINativeInte易做图ce {
......

void (*CallStaticVoidMethodV)(JNIEnv*, jclass, jmethodID, va_list);

......
}; 这个函数定义在文件dalvik/libnativehelper/include/nativehelper/jni.h中。

JNINativeInte易做图ce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：

[cpp] typedef struct JNIEnvExt {
const struct JNINativeInte易做图ce* funcTable; /* must be first */

......
} JNIEnvExt;

typedef struct JNIEnvExt {
const struct JNINativeInte易做图ce* funcTable; /* must be first */

......
} JNIEnvExt; 从这里就可以看出，虽然结构体JNIEnvExt和JNIEnv之间没有继承关系，但是它们的第一个成员变量的类型是一致的，也就是它们都是指向一个类型为JNINativeInte易做图ce的回调函数表，因此，Dalvik虚拟机可以将一个JNIEnvExt结构体强制转换成一个JNIEnv结构体返回给Zygote进程，这时候我们通过JNIEnv结构体来访问其成员变量functions所描述的回调函数表时，实际访问到的是对应的JNIEnvExt结构体的成员变量funcTable所描述的回调函数表。

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gNativeInte易做图ce所描述的一个回调函数表。

gNativeInte易做图ce定义在文件dalvik/vm/Jni.c中，如下所示：

[cpp] static const struct JNINativeInte易做图ce gNativeInte易做图ce = {
    ......

    CallStaticVoidMethodV,

    ......
};

static const struct JNINativeInte易做图ce gNativeInte易做图ce = {
......

CallStaticVoidMethodV,

......
}; 在这个回调函数表中，名称为CallStaticVoidMethodV的函数指针指向的是一个同名函数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：

[cpp] #define CALL_STATIC(_ctype, _jname, _retfail, _retok, _isref)               \
    ......                                                                  \
    static _ctype CallStatic##_jname##MethodV(JNIEnv* env, jclass jclazz,   \
        jmethodID methodID, va_list args)   &nb

补充：移动开发 , Android ,