實(shí)現(xiàn)原理核心代碼詳解（davlik部分）

1蹋笼、c++背景知識(shí)介紹

• extern關(guān)鍵字

extern可置于變量或者函數(shù)前钠绍，以表示變量或者函數(shù)的定義在別的文件中拨匆，提示編譯器遇到此變量或函數(shù)時(shí)端壳，在其它模塊中尋找其定義

//該方法聲明在頭文件
extern void dalvik_setFieldFlag(JNIEnv* env, jobject field) {}

• __attribute__關(guān)鍵字

GNU C的一大特色就是__attribute__機(jī)制,__attribute__可以設(shè)置函數(shù)屬性(Function Attribute)谦秧、變量屬性(Variable Attribute)和類型屬性(Type Attribute),語法格式：__attribute__ ( ( attribute-list ) )

//設(shè)置dalvik_setup函數(shù)屬性為hidden
extern jboolean __attribute__ ((visibility ("hidden"))) dalvik_setup(JNIEnv* env, int apilevel) {}

• dlopen函數(shù)

• dlopen（）函數(shù)以指定模式打開指定的動(dòng)態(tài)鏈接庫文件，并返回一個(gè)句柄給dlsym（）的調(diào)用進(jìn)程搞莺。
• RTLD_NOW:需要在dlopen返回前，解析出所有未定義符號(hào)掂咒，如果解析不出來才沧，在dlopen會(huì)返回NULL。
• 句柄和指針的區(qū)別：我們調(diào)用句柄就是調(diào)用句柄所提供的服務(wù)绍刮，即句柄已經(jīng)把它能做的操作都設(shè)定好了温圆，我們只能在句柄所提供的操作范圍內(nèi)進(jìn)行操作，但是普通指針的操作卻多種多樣孩革，不受限制岁歉。

//打開libdvm.so文件，并返還句柄給后面dlsym（）使用
void* dvm_hand = dlopen("libdvm.so", RTLD_NOW);

• dlsym函數(shù)

根據(jù)動(dòng)態(tài)鏈接庫操作句柄與符號(hào)，返回符號(hào)對(duì)應(yīng)的地址锅移，使用這個(gè)函數(shù)不但可以獲取函數(shù)地址熔掺，也可以獲取變量地址。

//獲取函數(shù)地址方法
static void* dvm_dlsym(void *hand, const char *name) {
 //根據(jù)動(dòng)態(tài)鏈接庫操作句柄與符號(hào)非剃，返回符號(hào)對(duì)應(yīng)的地址置逻。 
void* ret = dlsym(hand, name); return ret; 
}

• typedef關(guān)鍵字>typedef關(guān)鍵字使用可自行了解，這里解釋的是復(fù)雜的變量聲明备绽。結(jié)合下面代碼分析說明

typedef int (*dvmComputeMethodArgsSize_func)(void*);
//首先找到變量名dvmComputeMethodArgsSize_func券坞，
//外面有一對(duì)圓括號(hào)，而且左邊是一個(gè)*號(hào)肺素，說明這它是一個(gè)指針恨锚；
//然后跳出這個(gè)圓括號(hào)，先看右邊又遇到圓括號(hào)倍靡，
//說明（*dvmComputeMethodArgsSize_func）是一個(gè)函數(shù)
//所以dvmComputeMethodArgsSize_func即是函數(shù)指針猴伶，
//具有void＊類型的形參，返回值類型為int菌瘫。

當(dāng)調(diào)用了dlsym方法獲取函數(shù)指針后繼給它們做相應(yīng)的引用蜗顽。

• 方法調(diào)用表各方法可到davlik源碼查，
  這里有個(gè)比較方便的源碼查尋：Android cross;

具體方法代碼詳見方法源碼附錄栖忠。
大家讀源碼的時(shí)候可能注意到_Z20dvmDecodeIndirectRefP6ThreadP8_jobject類似函數(shù)還附加了些特殊符號(hào)崔挖，這是因?yàn)榫幾g時(shí)區(qū)分不同版本，c＋＋做了命名重載庵寞。

2狸相、字節(jié)碼的文件結(jié)構(gòu)

• 字段訪問標(biāo)識(shí)

• class 訪問標(biāo)識(shí)

  
  
  class.png

• field訪問標(biāo)識(shí)

  
  
  field.png

• method訪問標(biāo)識(shí)

  
  
  method.png

• 字段的描述符

character.png

上面的當(dāng)我們分析andfix時(shí)遇到符號(hào)查表對(duì)應(yīng)即可。

3捐川、函數(shù)核心方法分析
3.1 replaceMethod

extern void __attribute__ ((visibility ("hidden"))) 
dalvik_replaceMethod( JNIEnv* env, jobject src, jobject dest) { 
//src:待修復(fù)的函數(shù)脓鹃。 
//dest:修復(fù)函數(shù)。  
//jni調(diào)用反射包下Method類getDeclaringclass方法,獲得class對(duì)象clazz jobject clazz = env->CallObjectMethod(dest, jClassMethod); 

//將clazz對(duì)象轉(zhuǎn)換為dalvik直接引用,返回ClassObject*引用它.
//因?yàn)閐avlik是操作ClassObject的古沥。 
ClassObject* clz = (ClassObject*) dvmDecodeIndirectRef_fnPtr( dvmThreadSelf_fnPtr(), clazz); 

//參見http://osxr.org/android/source/dalvik/vm/oo/Object.h 不過andfix jni目錄下copy一份放在dalvik.h 
//標(biāo)示clz為初始化完畢的ready狀態(tài)瘸右。
 clz->status = CLASS_INITIALIZED; 

//轉(zhuǎn)換java.lang.reflect.Method或java.lang.reflect.Constructor對(duì)象為函數(shù)地址。 
Method* meth = (Method*) env->FromReflectedMethod(src); 
 
//修復(fù)函數(shù)地址岩齿。 
Method* target = (Method*) env->FromReflectedMethod(dest);  

//打印待修復(fù)方法名稱 LOGD("dalvikMethod: %s", meth->name); 
//這個(gè)變量記錄了一些預(yù)先計(jì)算好的信息太颤，從而不需要在調(diào)用的時(shí)候再通過方法的參數(shù)和返回值實(shí)時(shí)計(jì)算了，方便了JNI的調(diào)用盹沈，提高了調(diào)用的速度龄章。
//如果第一位為1（即0x80000000），則Dalvik虛擬機(jī)會(huì)忽略后面的所有信息，強(qiáng)制在調(diào)用時(shí)實(shí)時(shí)計(jì)算做裙； 
meth->jniArgInfo = 0x80000000; 

//方法的訪問標(biāo)識(shí)置為native岗憋，即將meth的訪問標(biāo)識(shí)設(shè)為native方式。
 meth->accessFlags |= ACC_NATIVE; 

//獲取方法形參個(gè)數(shù) 
int argsSize = dvmComputeMethodArgsSize_fnPtr(meth);  
if (!dvmIsStaticMethod(meth)) argsSize++;

//非靜態(tài)方法參數(shù)個(gè)數(shù)加一,引用改方法的對(duì)象this也默認(rèn)當(dāng)作一個(gè)參數(shù)菇用，且放到第0位澜驮。  
//registersSize：該方法總共用到的寄存器個(gè)數(shù)，包含入口參數(shù)所用到的寄存器惋鸥，還有方法內(nèi)部自己所用到的其它本地寄存器杂穷； 
//insSize：作為調(diào)用該方法時(shí)，參數(shù)傳遞而使用到的寄存器個(gè)數(shù)卦绣； 
//outsSize：當(dāng)該方法要調(diào)用其它方法時(shí)耐量，用作參數(shù)傳遞而使用的寄存器個(gè)數(shù)；  
meth->registersSize = meth->insSize = argsSize; 

//如果這個(gè)方法不是Native的話滤港，則這里存放了指向方法具體的Dalvik指令的指針（這個(gè)變量指向的是實(shí)際加載到內(nèi)存中的Dalvik 
//指令廊蜒，而不是在Dex文件中的）。如果這個(gè)方法是一個(gè)Dalvik虛擬機(jī)自帶的Native函數(shù)（Internal Native）的話溅漾，則這個(gè)變量 
//會(huì)是Null山叮。如果這個(gè)方法是一個(gè)普通的Native函數(shù)的話，則這里存放了指向JNI實(shí)際函數(shù)機(jī)器碼的首地址添履； 
meth->insns = (void*) target;

//指向替換src的target方法. 
//如果這個(gè)方法是一個(gè)Dalvik虛擬機(jī)自帶的Native函數(shù)（Internal Native）的話屁倔，則這里存放了指向JNI實(shí)際函數(shù)機(jī)器碼的首地址。
//如果這個(gè)方法是一個(gè)普通的Native函數(shù)的話暮胧，則這里將指向一個(gè)中間的跳轉(zhuǎn)JNI橋（Bridge）代碼锐借； 
meth->nativeFunc = dalvik_dispatcher;

}

上面即完成了待修復(fù)函數(shù)的替換.

實(shí)際執(zhí)行將通過jni橋代碼執(zhí)行。

static void dalvik_dispatcher(const u4* args, jvalue* pResult, const Method* method, void* self) { 
//返回對(duì)象類型 
ClassObject* returnType;

//返回值 ArrayObject* argArray;//對(duì)象數(shù)組往衷，這里表示為參數(shù)數(shù)組钞翔。 
jvalue result;

//打印一下，函數(shù)名稱和簡短的函數(shù)名席舍，這里輸出待修復(fù)方法 
LOGD("dalvik_dispatcher source method: %s %s", method->name,method->shorty);  

//賦值為修復(fù)函數(shù) 
Method* meth = (Method*) method->insns; 

//訪問標(biāo)識(shí)置為
public meth->accessFlags = meth->accessFlags | ACC_PUBLIC; 

//打印修復(fù)函數(shù)的名稱和簡短名稱 
LOGD("dalvik_dispatcher target method: %s %s", method->name, method->shorty); 

//調(diào)用返回值裝箱類型函數(shù)布轿， 
returnType = dvmGetBoxedReturnType_fnPtr(method);
 
//處理返回值類型裝箱異常 
if (returnType == NULL) { 
  assert(dvmCheckException_fnPtr(self));
  goto bail; 
}  
//函數(shù)開始調(diào)用 
LOGD("dalvik_dispatcher start call->");
if (!dvmIsStaticMethod(meth)) {
//如果不是靜態(tài)函數(shù) 
//獲取持有該方法的對(duì)象。注意這個(gè)object是dalvik中typedef的来颤。 
Object* thisObj = (Object*) args[0]; 

//獲取tmp臨時(shí)ClassObject臨時(shí)較好對(duì)象汰扭。 
ClassObject* tmp = thisObj->clazz; 
thisObj->clazz = meth->clazz; 

//將方法參數(shù)都封裝到array中 
argArray = boxMethodArgs(meth, args + 1); 
if (dvmCheckException_fnPtr(self)) 
  goto bail;  

//執(zhí)行該方法 
//1、self：線程id 
//2脚曾、jInvokeMethod:指向invoke函數(shù),public Object invoke(Object receiver, Object... args) 
//3东且、創(chuàng)建一個(gè)新的Method對(duì)象.使用Meth地址來構(gòu)造出它. 
//4启具、result返回值的地址 
//5本讥、持有該方法的對(duì)象 
//6、函數(shù)參數(shù)數(shù)組 
dvmCallMethod_fnPtr(self, (Method*) jInvokeMethod, dvmCreateReflectMethodObject_fnPtr(meth), &result, thisObj, argArray); 
//恢復(fù)引用 
thisObj->clazz = tmp; 
} 
else 
{
 //靜態(tài)函數(shù) 
 argArray = boxMethodArgs(meth, args); 
  if (dvmCheckException_fnPtr(self)) 
    goto bail; 
//不用傳遞持有該函數(shù)的對(duì)象，因?yàn)楹瘮?shù)是靜態(tài)的
  dvmCallMethod_fnPtr(self, (Method*) jInvokeMethod, dvmCreateReflectMethodObject_fnPtr(meth), &result, NULL, argArray); 
} 
if (dvmCheckException_fnPtr(self)) { 
  Object* excep = dvmGetException_fnPtr(self); 
  jni_env->Throw((jthrowable) excep); goto bail; 
} 
//檢測返回類型和返回值拷沸。 
if (returnType->primitiveType == PRIM_VOID) {
//返回類型為void 
LOGD("+++ ignoring return to void"); 
} else if (result.l == NULL) {
//返回值為null 
  if (dvmIsPrimitiveClass(returnType)) {
    //檢測返回類型是否是原型類型色查。 
    jni_env->ThrowNew(NPEClazz, "null result when primitive expected"); goto bail; 
  } 
  pResult->l = NULL;
  //非原型類型，即引用類型返回null值撞芍。
 } else { 
  //解析拆箱后的類型秧了，該方法無論原型或非原型類型的拆箱。 
   if (!dvmUnboxPrimitive_fnPtr(result.l, returnType, pResult)) { 
    char msg[1024] = { 0 };
   snprintf(msg, sizeof(msg) - 1, "%s!=%s\0", ((Object*) result.l)->clazz->descriptor, returnType->descriptor); 
   jni_env->ThrowNew(CastEClazz, msg); goto bail;
 } 
} 
//出異常時(shí)dalvik釋放tracked內(nèi)存 
bail: dvmReleaseTrackedAlloc_fnPtr((Object*) argArray, self);
}

下面是獲取參數(shù)時(shí)的裝箱方法序无，比較簡單就不詳細(xì)的介紹了验毡。

static ArrayObject* boxMethodArgs(const Method* method, const u4* args) { 
const char* desc = &method->shorty[1]; 
// [0] is the return type. 
/* count args */ 
size_t argCount = dexProtoGetParameterCount_fnPtr(&method->prototype); 
/* allocate storage */ 
ArrayObject* argArray = dvmAllocArrayByClass_fnPtr(classJavaLangObjectArray, argCount, ALLOC_DEFAULT);
 if (argArray == NULL) 
return NULL; 
Object** argObjects = (Object**) (void*) argArray->contents; 
/* * Fill in the array. */ 
size_t srcIndex = 0; 
size_t dstIndex = 0; 
while (*desc != '\0')
 { 
char descChar = *(desc++); 
jvalue value; 
switch (descChar) { 
 case 'Z':
 case 'C':
 case 'F':
 case 'B':
 case 'S':
 case 'I':
  value.i = args[srcIndex++]; 
  argObjects[dstIndex] = (Object*) dvmBoxPrimitive_fnPtr(value,   
  dvmFindPrimitiveClass_fnPtr(descChar));
   /* argObjects is tracked, don't need to hold this too */ 
   dvmReleaseTrackedAlloc_fnPtr(argObjects[dstIndex], NULL);   
   dstIndex++;
 break;
 case 'D':
 case 'J':
 value.j = dvmGetArgLong(args, srcIndex);
 srcIndex += 2;
 argObjects[dstIndex] = (Object*) dvmBoxPrimitive_fnPtr(value, dvmFindPrimitiveClass_fnPtr(descChar));
 dvmReleaseTrackedAlloc_fnPtr(argObjects[dstIndex], NULL);
 dstIndex++;
 break;
 case '[':
 case 'L':
 argObjects[dstIndex++] = (Object*) args[srcIndex++];
 LOGD("boxMethodArgs object: index = %d", dstIndex - 1); break; }
 }
 return argArray;
}

上述的核心代碼流程分析完畢，相信大家做下分析下都能了解方法替換的實(shí)現(xiàn)了帝嗡。需要學(xué)習(xí)xpose機(jī)制晶通，熟悉dalvik結(jié)構(gòu)，然后吸收成自己的理解創(chuàng)出這個(gè)實(shí)現(xiàn)方案哟玷。