java JNI 实现原理 Linux 下如何 load JNILibrary

Posted 2021-01-04 i野老i

在博客java JNI (一)虚拟机中classloader的JNILibrary 中讨论了java中的Library 是由classloader 来load的，那我们来看看 classloader是如何去load 一个library的。

 

ClassLoader.c  

 

[cpp]  

JNIEXPORT void JNICALL   
Java_java_lang_ClassLoader_00024NativeLibrary_load  
  (JNIEnv *env, jobject this, jstring name)  
{  
    const char *cname;  
    jint jniVersion;  
    jthrowable cause;  
    void * handle;  
  
    if (!initIDs(env))  
        return;  
  
    cname = JNU_GetStringPlatformChars(env, name, 0);  
    if (cname == 0)  
        return;  
    handle = JVM_LoadLibrary(cname);  
    if (handle) {  
        const char *onLoadSymbols[] = JNI_ONLOAD_SYMBOLS;  
        JNI_OnLoad_t JNI_OnLoad;  
    int i;  
    for (i = 0; i < sizeof(onLoadSymbols) / sizeof(char *); i++) {  
        JNI_OnLoad = (JNI_OnLoad_t)   
            JVM_FindLibraryEntry(handle, onLoadSymbols[i]);  
        if (JNI_OnLoad) {  
            break;  
        }  
    }  
    if (JNI_OnLoad) {  
        JavaVM *jvm;  
        (*env)->GetJavaVM(env, &jvm);  
        jniVersion = (*JNI_OnLoad)(jvm, NULL);  
    } else {  
        jniVersion = 0x00010001;  
    }  
  
    cause = (*env)->ExceptionOccurred(env);  
    if (cause) {  
        (*env)->ExceptionClear(env);  
        (*env)->Throw(env, cause);  
        JVM_UnloadLibrary(handle);  
        goto done;  
    }  
     
    if (!JVM_IsSupportedJNIVersion(jniVersion)) {  
        char msg[256];  
        jio_snprintf(msg, sizeof(msg),  
             "unsupported JNI version 0x%08X required by %s",  
             jniVersion, cname);  
        JNU_ThrowByName(env, "java/lang/UnsatisfiedLinkError", msg);  
        JVM_UnloadLibrary(handle);  
        goto done;  
    }  
    (*env)->SetIntField(env, this, jniVersionID, jniVersion);  
    } else {  
    cause = (*env)->ExceptionOccurred(env);  
    if (cause) {  
        (*env)->ExceptionClear(env);  
        (*env)->SetLongField(env, this, handleID, (jlong)NULL);  
        (*env)->Throw(env, cause);  
    }  
    goto done;  
    }  
    (*env)->SetLongField(env, this, handleID, ptr_to_jlong(handle));  
  
 done:  
    JNU_ReleaseStringPlatformChars(env, name, cname);  
}  

 

1. JVM_LoadLibrary 

jvm中load library 核心函数，实现也非常简单，在linux下调用了系统函数dlopen去打开库文件，详细可参考方法

 [cpp]  

void * os::dll_load(const char *filename, char *ebuf, int ebuflen)  

 

2. JVM_FindLibraryEntry 

JVM在加载库文件时候，会去尝试查找库中的JNI_ONLOAD方法的地址，而在Linux中调用了dlsym函数通过前面的dlopen加载库的指针去获取方法的地址，而dlsym在glibc2.0是非线程安全的，需要锁的保护，虽然在java中加载库已经有锁的保护，但只是针对同一个classloader对象的细粒度锁。

[cpp]  

void* os::dll_lookup(void* handle, const char* name) {  
  pthread_mutex_lock(&dl_mutex);  
  void* res = dlsym(handle, name);  
  pthread_mutex_unlock(&dl_mutex);  
  return res;  
}  

 

3. 方法JNI_OnLoad

JVM提供了一种方式允许你在加载库文件的时候做一些你想做的事情，也就是JNI_OnLoad方法

 

在2中提到过在加载动态链接库，JVM会去尝试查找JNI_OnLoad方法，同时也会调用该函数，这样你个人可以在函数里做一些初始化的事情，比如register native方法。

 

[cpp] 

JNIEXPORT jint JNICALL JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)  
{}  

 

JNI_OnLoad中返回的是JNI 的version,在1.6版本的情况下支持如下 

[cpp]  

jboolean Threads::is_supported_jni_version(jint version) {  
  if (version == JNI_VERSION_1_2) return JNI_TRUE;  
  if (version == JNI_VERSION_1_4) return JNI_TRUE;  
  if (version == JNI_VERSION_1_6) return JNI_TRUE;  
  return JNI_FALSE;  
}  

 

完整的加载过程就是

 

首先先加载动态链接库，尝试查找JNI_OnLoad方法，并且运行方法，对我们来说从而实现可以自定义的初始化方法。