Dalvik虚拟机工作流程详解-优快云博客

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本文详细介绍了Dalvik虚拟机的启动过程，从Zygote进程创建Dalvik虚拟机实例，加载Java核心类和JNI方法，到Zygote等待SystemServer请求创建应用进程。在SystemServer进程中，通过JNI注册和执行C/C++代码。接着，文章阐述了应用程序进程如何通过JNI注册方法并直接执行本地代码，以及线程创建和Dalvik虚拟机环境的配置，确保Java代码的解释执行。

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一、Dalvik虚拟机启动

在启动Zygote进程时，会启动Dalvik虚拟机，完成下面几件事：

1. 创建了一个Dalvik虚拟机实例；

2. 加载了Java核心类及注册其JNI方法；

3. 为主线程的设置了一个JNI环境；

4. 注册了Android核心类的JNI方法。

void AndroidRuntime::start(const char* className, const bool startSystemServer)
{
    ......

    /* start the virtual machine */
    if (startVm(&mJavaVM, &env) != 0)
        goto bail;

    /*
     * Register android functions.
     */
    if (startReg(env) < 0) {
        LOGE("Unable to register all android natives\n");
        goto bail;
    }

    ......

    /*
     * Start VM.  This thread becomes the main thread of the VM, and will
     * not return until the VM exits.
     */
    jclass startClass;
    jmethodID startMeth;

    slashClassName = strdup(className);
    for (cp = slashClassName; *cp != '\0'; cp++)
        if (*cp == '.')
            *cp = '/';

    startClass = env->FindClass(slashClassName);
    if (startClass == NULL) {
        LOGE("JavaVM unable to locate class '%s'\n", slashClassName);
        /* keep going */
    } else {
        startMeth = env->GetStaticMethodID(startClass, "main",
            "([Ljava/lang/String;)V");
        if (startMeth == NULL) {
            LOGE("JavaVM unable to find main() in '%s'\n", className);
            /* keep going */
        } else {
            env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray);
            ......
        }
    }

    LOGD("Shutting down VM\n");
    if (mJavaVM->DetachCurrentThread() != JNI_OK)
        LOGW("Warning: unable to detach main thread\n");
    if (mJavaVM->DestroyJavaVM() != 0)
        LOGW("Warning: VM did not shut down cleanly\n");

    ......
}

二、第一次解释执行java程序，env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray)最终会解释执行com.android.internal.os.ZygoteInit类的静态成员函数main

参考Dalvik虚拟机的运行过程分析，随着方法调用的不同，不断执行不同的GOTO_TARGET(invokeMethod, bool methodCallRange, const Method* _methodToCall, u2 count, u2 regs)或者GOTO_TARGET(returnFromMethod)等等，去解释执行java程序。

三、Zygote进程等待来在SystemServer的请求，来创建应用程序进程

static native int selectReadable(FileDescriptor[] fds) throws IOException;

此时dalvik虚拟机不是解释执行java程序，而是调用C/C++程序的入口地址，直接执行C/C++代码。由于在第一步中已经注册Android核心JNI，所以可以直接调用，请看考下面的第六点。

四、Zygote进程创建SystemServer进程

pid = Zygote.forkSystemServer(
                    parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,
                    parsedArgs.gids, debugFlags, null,
                    parsedArgs.permittedCapabilities,
                    parsedArgs.effectiveCapabilities);

 if (pid == 0) {
            handleSystemServerProcess(parsedArgs);//执行了com.android.server.SystemServer中main方法
        }

本质上使用fork来创建一个新的进程，Zygote进程在启动是创建的Dalvik虚拟机实例和主线程的环境，使用COW的方式共享。其他两点由于是只读，共享即可。

返回到pid==0，此时已经是SystemServer进程的Davlik虚拟机主线程的环境来解释执行handleSystemServerProcess。

五、SystemServer进程调用Process.start，通过Socket请求Zygote进程来创建应用程序进程

pid = Zygote.forkAndSpecialize(parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,
                    parsedArgs.gids, parsedArgs.debugFlags, rlimits);

if (pid == 0) {
            // in child
            handleChildProc(parsedArgs, descriptors, newStderr);//android.app.ActivityThread中的main函数
            // should never happen
            return true;
        }

和第四点的描述一样。

六、应用程序进程注册JNI，并执行JNI方法。

注册过程请参考Dalvik虚拟机JNI方法的注册过程分析，会调用JNI_OnLoad获取主线程的Dalvik虚拟机环境JNIENV，并调用了dvmSetNativeFunc设置了navtiveFunc。

当执行到JNI方法时，会调用*method->nativeFunc，不是解释执行，是直接在机器上执行。

void dvmCallMethodV(Thread* self, const Method* method, Object* obj,
    bool fromJni, JValue* pResult, va_list args)
{
    ......

    if (dvmIsNativeMethod(method)) {
        TRACE_METHOD_ENTER(self, method);
        /*
         * Because we leave no space for local variables, "curFrame" points
         * directly at the method arguments.
         */
        (*method->nativeFunc)(self->curFrame, pResult, method, self);
        TRACE_METHOD_EXIT(self, method);
    } else {
        dvmInterpret(self, method, pResult);
    }

    ......
}

当如果想在JNI方法中调用Java方法，必须得有当前线程的Davlik虚拟机环境JNIENV，例如：

(*jniEnv)->CallVoidMethod(jniEnv, mTestProvider, sayHello,jstrMSG);

和第二点一样，必须由Davlik虚拟机去解释执行Java方法。

七、应用程序进程，Java中开启一个线程，Thread.start

参考Dalvik虚拟机进程和线程的创建过程分析，使用clone创建了一个新的线程，和进程(主线程)共享进程空间，由于此线程没有Dalvik虚拟机环境JNIENV，所以要为该进程设置虚拟机环境。有了环境后就可以在解释执行Java代码了，如下：

dvmCallMethod(self, run, self->threadObj, &unused);

八、应用程序进程，C/C++中开启一个线程
1、.只执行C/C++代码的Native线程的创建过程：

不会创建该线程的Dalvik虚拟机环境JNIENV。

2、能同时执行C/C++代码和Java代码的Native线程的创建过程

需要创建该线程的Dalvik虚拟机环境JNIENV，就可以解释执行Java代码了。

Dalvik虚拟机总结