[Android(安卓)Webkit]JNI基础及Java层与C++层的交互
16lz
2021-01-26
1. JNI 注册
1.1. JNI的基础结构
JAVA == JNI == Native Code
JNI(Java Native Interface)是Java与Native Code(C/C++/...)代码交互的中介，Java+JNI构成主程序， JNI+Native Code以动态库的形式供程序调用。
JNI的实现可涉及两个关键类:JNIEnv和JavaVM。两者都可以理解为函数表(Function Pointer Table), 前者是使用Java程序创建的运行环境(从属于一个JVM,即前者)提供JNI Native函数。(学习资料: Android JNI若干问题总结):
JNIEnv称为JNI Interface Pointer, 是提供JNI Native函数的基础环境，线程相关，不同线程的JNIEnv相互独立。JavaVM则可以在进程中的各线程间共享。理论上一个进程可以有多个JavaVM,但Android只允许一个(JavaVM and JNIEnv)。
使用JavaVM可以获取JNIEnv, 下面两个函数(这是C函数，C++的调用稍有差异, 参考 Invocation APIs): jintJNI_CreateJavaVM(JavaVM **p_vm, JNIEnv **p_env, void **args); 调用这个函数就可以创建一个JavaVM，并获得一个可用的JNIEnv。用于由Native Code操作一个Java空间。 jintGetEnv(JavaVM *vm, void **env, jint version); 从一个已存在的JavaVM(vm)中获取一个可用的JNIEnv。version用于指定请求的JNI的版本。
1.2 如何实现
一个基本流程如下: i. Java程序加载一个Native Library(动态库) ii. 如果库实现了JNI_OnLoad，就调用它进行初始化。 iii. 调用时，如果程序已经注册了Native Functions或者有一个依据调用的Java类命名的native函数，则调用这个函数。 iV. 结束时，如果库实现了JNI_OnUnload,就调用它进行一些清理操作。对于使用JNIEnv初始化可以分为两种形式, 一种是简单的把JNI的代码与Java使用特定的声明形式，另一种则是使用Native Library注册的形式。
第一种是最基本的形式，不需要提供额外的函数，只是要求作为JNI接口的函数定义必须以调它的Java类的名称开始，并声明为JNIEXPORT, 比如: .Java类:com.example.test.MainActivity要使用一个Native函数 int GetSum(int a,int b). .对应Native函数的定义就是JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_example_test_MainActivity_GetSum(JNIEnv * env, jclass obj, jint a, jint b); 其中JNIEnv是一个接口指针，供Native Code访问Java空间。 jclass obj则是代表了调用者的this指针。
它的使用方法是在特定的Java类中调用Sytem.loadLibrary加载库就可以使用了。 参考文档:JNI Spec from Oracle
第二种则比较灵活。目的是在Native Code library时动态地注册JNI函数，这样更易于变化。 基本步骤是: 1. Java程序使用System.loadLibrary或System.load加载某个native library. 2. Native Library实现一个约定的JNI_OnLoad函数，并在其中注册Native Functions。 3. 在Library中实现一个JNI_OnUnload函数做一些收尾操作。 参考文档:Native Libraries
其中JNI_OnLoad的定义为: JNIEXPORT jint JNI_OnLoad(JavaVM * vm, void* reserved); 第一个参数是JavaVM对象，所以还需要先获取到JNIEnv对象。基本的执行流程如下: 1. 调用JavaVM的GetEnv方法，获取可用的JNIEnv对象 2. 调用JNIEnv的RegisterNatives方法或者C接口jniRegisterNativeMethods来注册Native functions. 3. 返回Native Functions所支持的JNI版本。详细的版本说明见 JNI Spec.
时序图如下(来源: Dalvik虚拟机JNI方法的注册过程分析):
1.3 WebCore的实现
WebCore使用了Native Library实现方法，实现了一个JNI_OnLoad来实现注册操作。还有一个重要特征是我们在Android下是基于Dalvik虚拟机，与JVM会有所不同。简述其过程如下(/external/webkit/Source/WebKit/android/jni/WebCoreJniOnLoad.cpp): 1. 注册函数列表gWebCoreRegMethods,里包含了多个对象的不同注册方法，比如: static RegistrationMethod gWebCoreRegMethods[] = { { "JavaBridge", android::registerJavaBridge }, { "JniUtil", android::registerJniUtil },
{ "WebFrame", android::registerWebFrame },
{ "WebCoreResourceLoader", android::registerResourceLoader },
{ "WebViewCore", android::registerWebViewCore },
...... };
2. 在JNI_OnLoad里执行gWebCoreRegMethods中的每个注册函数。
3. 在每个注册函数中，又有一个导出的native functions列表，比如 (/external/webkit/Source/WebKit/android/jni/WebCoreFrameBridge.cpp): static JNINativeMethod gBrowserFrameNativeMethods[] = { /* name, signature, funcPtr */ { "nativeCallPolicyFunction", "(II)V", (void*)CallPolicyFunction}, { "nativeLoadUrl", "(Ljava/lang/String;Ljava/util/Map;)V", (void*)LoadUrl}, ...... }; *注意导出的函数名有native前缀。
4. 调用jniRegisterNativeMethods进行注册。
函数声明如下: intjniRegisterNativeMethods(JNIEnv* env, const char*className, const JNINativeMethod* gMethods, int numMethods); 参数1是要使用的JNIEnv. 参数2是要会使用到这系列函数的Java Class, 在这个Class中会有对应每个native function的声明，就是带有native前缀的名字。 参数3和4来指定Native函数表和数量。
看一个简化的实例: intregisterWebFrame(JNIEnv* env) { jclass clazz = env->FindClass("android/webkit/BrowserFrame"); LOG_ASSERT(clazz, "Cannot find BrowserFrame");
gFrameField = env->GetFieldID(clazz, "mNativeFrame", "I");
env->DeleteLocalRef(clazz);
returnjniRegisterNativeMethods(env, "android/webkit/BrowserFrame",
gBrowserFrameNativeMethods, NELEM(gBrowserFrameNativeMethods)); } 这个表会传到jniRegisterNativeMethods中执行注册,这个函数实现在 dalvik/libnativehelper/JNIHelp.c中 。(学习资料: Dalvik虚拟机JNI方法的注册过程分析)
这部分的主要参考资料: i. Dalvik虚拟机JNI方法的注册过程分析 ii. JNI Spec from Oracle iii.JNI Tips for Android
2. Java/C++层通讯
两者通讯的模式，以EventHub为中心，以消息传递方式进行交互。
下图是加载页面的时序图:
实例化WebView流程如下：
- 创建CallbackProxy对象
- 创建WebViewCore对象
- 调用System.loadLibrary载入webcore相关类库（C层）
- 如果是第一次初始化WebViewCore对象，创建WebCoreTherad线程
- 创建EventHub对象，处理WebViewCore事件
- 获取WebIconDatabase对象实例
- 向WebCoreThread发送初始化消息
- 创建BrowserFrame对象
- 向WebView发送WEBCORE_INTIALIZED_MSG_ID消息，通知初始化完成
- 获取WebViewDatabase实例
- 调用init初始化WebView
- 收到WEBCORE_INITIALIZED_MSG_ID消息后，调用nativeCreate
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参考: WebKit for Android分析
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