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JNI技术规范 - 第四章 JNI函数(4)

2017-04-08  本文已影响607人  骆驼骑士

目录

第一章 介绍
第二章 设计机制
第三章 JNI类型和数据结构
第四章 JNI函数(1)
第四章 JNI函数(2)
第四章 JNI函数(3)
第四章 JNI函数(4)
第五章 Invocation API

第四章 JNI函数

4.15 操作监视器(同步锁)

MonitorEnter

jint MonitorEnter(JNIEnv *env, jobject obj);

进入一个obj的监视区monitor。

即使用 obj 作为锁对象（可能是对象锁，也可能是类锁），obj必须不能为 null。

每个java对象内部都有一个锁（monitor），如果当前线程已经拥有了obj的monitor，它会在其监视区增加计数器，记录线程进入监视区的次数。如果obj上的监视区没有被任何其他线程持有，则当前线程开始持有监视区的锁，设置监视区的计数器为1；如果其他线程已经拥有了这个监视区的锁，则当前线程一直等待锁被释放，然后再尝试获取锁。

通过 MonitorEnter 这个JNI函数进入到一个监视区中，是无法使用Java虚拟机 monitorexit 指令或一个同步方法返回来退出这个监视区的。MonitorEnter函数和Java虚拟机 monitorexit 指令之间可能抢着进入同一个obj的监视区。

为了避免死锁，使用 MonitorEnter方法来进入监视区，必须使用MonitorExit 来退出，或调用 DetachCurrentThread 来明确释放JNI监视区。

参数：

返回值：

成功返回0，失败返回负数。

使用实例：

env->MonitorEnter(mMonitor);
env->CallVoidMethod(mMonitor, mWaitMethod);
env->MonitorExit(mMonitor);

以上代码来至：https://github.com/abhijit86k/iceweasel/blob/140d9f57f5e4240bec0545b5a650f8ef9d3f45d3/plugin/oji/MRJ/plugin/Source/MRJMonitor.cpp

​

MonitorExit

jint MonitorExit(JNIEnv *env, jobject obj);

当前线程必须持有obj的monitor，当前线程进入monitor的计数器减1，如果计数器的值变为了0，则当前线程释放monitor。

本地代码不能使用 MonitorExit 函数来退出一个通过Java虚拟机 monitorexit指令或一个同步方法进入的monitor。

参数：

返回值：

成功返回0，失败返回负数。

排除异常：

​

​

4.16 NIO支持

NewDirectByteBuffer

jobject NewDirectByteBuffer(JNIEnv* env, void* address, jlong capacity);

分配并返回一个 java.nio.ByteBuffer ，指向一块内存，地址开始于 address ，并有 capacity 个bytes的内存空间。

本地代码调用这个函数并生成byte-buffer对象给一个Java层，必须确保这个buffer指向一个有效的可读内存空间，如果需要，也得是可写的内存。如果从Java代码尝试访问一个无效的内存空间，可能返回一个随机的值，或没有任何可见反应，或抛出一个未指定的异常。

JDK/JRE 1.4及以上支持该函数。

参数：

返回值：

返回刚创建的 java.nio.ByteBuffer 对象的局部引用。如果有异常抛出或者虚拟机不允许JNI访问直接的buffer，则返回 NULL

抛出异常：

使用实例：

  jobject pDataBuf = null;
  if (filep->data[0].len > 0)
    pDataBuf = env->NewDirectByteBuffer(filep->data[0].ptr,
                                        filep->data[0].len);
  env->SetObjectArrayElement(pParts, pidx++, pDataBuf);
  pDataBuf = null;
  if (filep->data[1].len > 0)
    pDataBuf = env->NewDirectByteBuffer(filep->data[1].ptr,
                                        filep->data[1].len);
  env->SetObjectArrayElement(pParts, pidx++, pDataBuf);

以上代码来至：Jni.cpp (openjdk\jdk\src\share\native\com\sun\java\util\jar\pack)

​

GetDirectBufferAddress

void* GetDirectBufferAddress(JNIEnv* env, jobject buf);

获取给定的 java.nio.Buffer 的起始内存地址。

这个函数通过buffer对象允许本地代码访问Java代码可访问的同一块内存地址。

JDK/JRE 1.4及以上支持该函数。

参数：

返回值：

返回buffer指向的起始内存地址。如果内存地址是undefined的，如果给定的jobject不是 java.nio.Buffer 或者如果虚拟机不支持JNI访问直接的buffer，则返回 NULL 。

使用实例：

JNIEXPORT jclass JNICALL
Java_java_lang_ClassLoader_defineClass2(JNIEnv *env,
                                        jobject loader,
                                        jstring name,
                                        jobject data,
                                        jint offset,
                                        jint length,
                                        jobject pd,
                                        jstring source)
{
    jbyte *body;
    char *utfName;
    jclass result = 0;
    char buf[128];
    char* utfSource;
    char sourceBuf[1024];

    assert(data != NULL); // caller fails if data is null.
    assert(length >= 0);  // caller passes ByteBuffer.remaining() for length, so never neg.
    // caller passes ByteBuffer.position() for offset, and capacity() >= position() + remaining()
    assert((*env)->GetDirectBufferCapacity(env, data) >= (offset + length));
  
    body = (*env)->GetDirectBufferAddress(env, data);

    if (body == 0) {
        JNU_ThrowNullPointerException(env, 0);
        return 0;
    }
  
    // ...
}

以上代码来至：ClassLoader.c (openjdk\jdk\src\share\native\java\lang)

​

GetDirectBufferCapacity

jlong GetDirectBufferCapacity(JNIEnv* env, jobject buf);

获取并返回给定 java.nio.Buffer 对象的内存空间大小（capacity）。capacity是内存空间包含的元素的个数（the number of elements that the memory region contains）

参数：

返回值：

返回buffer对应的内存空间的capacity。如果给定的jobject不是 java.nio.Buffer ，或者the object is an unaligned view buffer and the processor architecture does not support unaligned access，或者虚拟机不允许JNI访问direct buffer，则返回 -1 。

使用实例：

请参见上一个函数的例子。

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​

4.17 反射支持

开发者如果知道方法或域的名称和类型，可以使用JNI来调用Java方法或访问Java域。Java反射API提供运行时自省。JNI提供一组函数来使用Java反射API。

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FromReflectedMethod

jmethodID FromReflectedMethod(JNIEnv *env, jobject method);

通过 java.lang.reflect.Method 或 java.lang.reflect.Constructor 来获取其反射的目标方法对应的 methodId.

参数：

返回值：

反射的目标方法的methodID

使用实例：

extern void __attribute__ ((visibility ("hidden"))) dalvik_replaceMethod(
        JNIEnv* env, jobject src, jobject dest) {
    jobject clazz = env->CallObjectMethod(dest, jClassMethod);
    ClassObject* clz = (ClassObject*) dvmDecodeIndirectRef_fnPtr(
            dvmThreadSelf_fnPtr(), clazz);
    clz->status = CLASS_INITIALIZED;

    Method* meth = (Method*) env->FromReflectedMethod(src);
    Method* target = (Method*) env->FromReflectedMethod(dest);
    LOGD("dalvikMethod: %s", meth->name);

//  meth->clazz = target->clazz;
    meth->accessFlags |= ACC_PUBLIC;
    meth->methodIndex = target->methodIndex;
    meth->jniArgInfo = target->jniArgInfo;
    meth->registersSize = target->registersSize;
    meth->outsSize = target->outsSize;
    meth->insSize = target->insSize;

    meth->prototype = target->prototype;
    meth->insns = target->insns;
    meth->nativeFunc = target->nativeFunc;
}

以上代码来至：https://github.com/alibaba/AndFix/blob/67a5e3c2c308569f39400cc3258545ee25538719/jni/dalvik/dalvik_method_replace.cpp

以下是个人理解部分:

这里讲一个题外话，上面的例子是来至阿里巴巴开源的Android热修复框架andFix。其中就使用了 FromReflectedMethod 来实现替换有BUG的方法，以实现热修复的目标。

它的实现原理是通过将目标方法修改为native方法，然后修改其 nativeFunc 的指针来实现替换一个方法。

​

FromReflectedField

jfieldID FromReflectedField(JNIEnv *env, jobject field);

通过 java.lang.reflect.Field 对象来获取fieldID.

参数：

返回值：

目标成员域的fieldID

使用实例：

JNIEXPORT void JNICALL Java_brian_com_nativehotfixdemo_hotfix_HotfixManager_setSingleFlagArt
        (JNIEnv* env, jobject obj, jobject field) {
    Field* dalvikField = (Field*) env->FromReflectedField(field);
    dalvikField->accessFlags = dalvikField->accessFlags & (~ACC_PRIVATE) | ACC_PUBLIC;
}

以上代码来至：https://github.com/brianxcli/NativeHotFixDemo/blob/b9e6399ca7ab18608bab69df62328cfa9223f39f/app/src/main/cpp/hotfix_dalvik.cpp

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ToReflectedMethod

jobject ToReflectedMethod(JNIEnv *env, jclass cls, jmethodID methodID, jboolean isStatic);

转换 cls 的 methodID 为 java.lang.reflect.Method 或java.lang.reflect.Constructor对象。

参数：

返回值：

java.lang.reflect.Method 或java.lang.reflect.Constructor对象

使用实例：

extern "C" JNIEXPORT jobject JNICALL Java_JniTest_testGetMirandaMethodNative(JNIEnv* env, jclass) {
  jclass abstract_class = env->FindClass("JniTest$testGetMirandaMethod_MirandaAbstract");
  assert(abstract_class != NULL);
  jmethodID miranda_method = env->GetMethodID(abstract_class, "inInterface", "()Z");
  assert(miranda_method != NULL);
  return env->ToReflectedMethod(abstract_class, miranda_method, JNI_FALSE);
}

以上代码来至：https://github.com/android-security/android_art/blob/479fe13d929012cd45c7a92ce140dae0b71e026f/test/JniTest/jni_test.cc

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ToReflectedField

jobject ToReflectedField(JNIEnv *env, jclass cls, jfieldID fieldID, jboolean isStatic);

转换 cls 的 fieldID 为 java.lang.reflect.Field 对象。

参数：

返回值：

java.lang.reflect.Field 对象

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4.18 Java虚拟机接口

GetJavaVM

jint GetJavaVM(JNIEnv *env, JavaVM **vm);

返回关联到当前线程的Java虚拟机接口指针。

参数：

返回值：

成功返回0，失败返回负数。

使用实例：

if (JNI_OnLoad) {
  JavaVM *jvm;
  (*env)->GetJavaVM(env, &jvm);
  jniVersion = (*JNI_OnLoad)(jvm, NULL);
} else {
  jniVersion = 0x00010001;
}

以上代码来至：OpenJDK/jdk/src/share/native/java/lang/ClassLoader.c

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​第五章 Invocation API

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