JNI调用6——怎样查找Native方法以及在哪里调用<clinit>

1.命名规则

JNI命名规则:

  • 1)使用完整的Java方法名,如果属于某个包,前面添加包名
  • 2)将句点换为下划线,并在前面加上Java_前缀
  • 3)对于重载方法,会在名称最后加上两个下划线__,然后再加上已编码的参数类型

2.以newInstance为例

2.1 调用NativeConstructorAccessorImpl的native方法 newInstance0

import java.lang.reflect.Method;

public class TestClassLoader {
    public static final MyClassLoader WZ_LOADER = new MyClassLoader(null,"/home/wz/eclipse-workspace/TestHotspot/bin/","wz");

    @SuppressWarnings("deprecation")
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> c = WZ_LOADER.loadClass("com.enjoy.learn.core.classloader.Test");
        Object obj = c.newInstance();
        Method method = c.getMethod("sayHello", null);
        method.invoke(obj, null);
    }
}

注意<clinit>和<init>方法是由编译器生成的。
如下就是Test类的<clinit>方法的字节码:

  static {};
    descriptor: ()V
    flags: (0x0008) ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=0, args_size=0
         0: iconst_1
         1: putstatic     #10                 // Field a:I
         4: getstatic     #12                 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
         7: getstatic     #10                 // Field a:I
        10: invokevirtual #18                 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
        13: return
      LineNumberTable:
        line 4: 0
        line 6: 4
        line 7: 13
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature

最后调用NativeConstructorAccessorImpl的

private static native Object newInstance0(Constructor<?> c, Object[] args)
   throws InstantiationException,  
    IllegalArgumentException, 
    InvocationTargetException;

2.2 根据命名规则进行搜索

grep -rn "NativeConstructorAccessorImpl" . | grep -v "build" |grep newInstance0

./jdk/src/java.base/share/native/libjava/NativeAccessors.c:36:
JNIEXPORT jobject JNICALL
 Java_jdk_internal_reflect_NativeConstructorAccessorImpl_newInstance0

2.3 查看源码

JNIEXPORT jobject JNICALL Java_jdk_internal_reflect_NativeConstructorAccessorImpl_newInstance0
(JNIEnv *env, jclass unused, jobject c, jobjectArray args)
{
    return JVM_NewInstanceFromConstructor(env, c, args);
}

继续搜索:
grep -rn "JVM_NewInstanceFromConstructor" ./ |grep -v "build"

./jdk/src/java.base/share/native/include/jvm.h:550:JVM_NewInstanceFromConstructor(JNIEnv *env, jobject c, jobjectArray args0);
./jdk/src/java.base/share/native/libjava/NativeAccessors.c:39:    return JVM_NewInstanceFromConstructor(env, c, args);
./hotspot/src/share/vm/prims/jvm.cpp:3645:JVM_ENTRY(jobject, JVM_NewInstanceFromConstructor(JNIEnv *env, jobject c, jobjectArray args0))
./hotspot/src/share/vm/prims/jvm.cpp:3646:  JVMWrapper("JVM_NewInstanceFromConstructor");
./hotspot/src/share/vm/prims/jvm.h:1223:JVM_NewInstanceFromConstructor(JNIEnv *env, jobject c, jobjectArray args0);
./hotspot/make/symbols/symbols-unix:162:JVM_NewInstanceFromConstructor

在/hotspot/src/share/vm/prims/jvm.cpp中:

JVM_ENTRY(jobject, JVM_NewInstanceFromConstructor(JNIEnv *env, jobject c, jobjectArray args0))
  JVMWrapper("JVM_NewInstanceFromConstructor");
  oop constructor_mirror = JNIHandles::resolve(c);
  objArrayHandle args(THREAD, objArrayOop(JNIHandles::resolve(args0)));
  oop result = Reflection::invoke_constructor(constructor_mirror, args, CHECK_NULL);
  jobject res = JNIHandles::make_local(env, result);
  if (JvmtiExport::should_post_vm_object_alloc()) {
    JvmtiExport::post_vm_object_alloc(JavaThread::current(), result);
  }
  return res;
JVM_END

查看宏定义:

#define JVM_ENTRY(result_type, header)                               \
extern "C" {                                                         \
  result_type JNICALL header {                                       \
    JavaThread* thread=JavaThread::thread_from_jni_environment(env); \
    ThreadInVMfromNative __tiv(thread);                              \
    debug_only(VMNativeEntryWrapper __vew;)                          \
    VM_ENTRY_BASE(result_type, header, thread)
// ENTRY routines may lock, GC and throw exceptions

#define VM_ENTRY_BASE(result_type, header, thread)                   \
  TRACE_CALL(result_type, header)                                    \
  HandleMarkCleaner __hm(thread);                                    \
  Thread* THREAD = thread;                                           \
  os::verify_stack_alignment();                                      \
  /* begin of body */
#define JVM_END } }

展开上面的JVM_NewInstanceFromConstructor宏定义,如下:

extern "C" {   
  jobject JNICALL JVM_NewInstanceFromConstructor(JNIEnv *env, jobject c, jobjectArray args0) {
    JavaThread* thread=JavaThread::thread_from_jni_environment(env); 
    ThreadInVMfromNative __tiv(thread);                              
    debug_only(VMNativeEntryWrapper __vew;)                          
    TRACE_CALL(result_type, header)                                   
    HandleMarkCleaner __hm(thread);                                   
    Thread* THREAD = thread;                                          
    os::verify_stack_alignment();                                    
    /* begin of body */
    JVMWrapper("JVM_NewInstanceFromConstructor");
    oop constructor_mirror = JNIHandles::resolve(c);
    objArrayHandle args(THREAD, objArrayOop(JNIHandles::resolve(args0)));
    oop result = Reflection::invoke_constructor(constructor_mirror, args, CHECK_NULL);
    jobject res = JNIHandles::make_local(env, result);
    if (JvmtiExport::should_post_vm_object_alloc()) {
      JvmtiExport::post_vm_object_alloc(JavaThread::current(), result);
    }
    return res;
  }
}

3.整理从JVM_NewInstanceFromConstructor到<cinit>的调用栈

测试代码:

    @SuppressWarnings("deprecation")
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        System.out.println("step1 before load Test");
        Class<?> c = WZ_LOADER.loadClass("com.enjoy.learn.core.classloader.Test");
        System.out.println("step2 after load Test");
        Object obj = c.newInstance();
        System.out.println("step3 after newInstance");
        Method method = c.getMethod("sayHello", null);
        method.invoke(obj, null);
    }

调试方法:

  • step1.在/jdk/src/java.base/share/native/libjli/java.c的JavaMain方法的mainID = (*env)->GetStaticMethodID(env, mainClass, "main","([Ljava/lang/String;)V");处打断点,运行至这个地方
  • step2.在/hotspot/src/share/vm/prims/jvm.cpp的JVM_NewInstanceFromConstructor方法开始处打断点,不断重复运行,直到出现如下。表明此时已经运行到 c.newInstance()
step1 before load Test
step2 after load Test
  • step3.在hostspot/src/share/vm/oops/instanceKlass.cpp的call_class_initializer_impl方法最后地方打断点,运行到此处


可以看到在Reflection::invoke_constructor方法中会调用klass->initialize(CHECK_NULL);保证类进行初始化。

在随后的InstanceKlass::call_class_initializer_impl方法中,methodHandle h_method(THREAD, this_k->class_initializer());

Method* InstanceKlass::class_initializer() {
  Method* clinit = find_method(
      vmSymbols::class_initializer_name(), vmSymbols::void_method_signature());
  if (clinit != NULL && clinit->has_valid_initializer_flags()) {
    return clinit;
  }
  return NULL;
}

在hotspot/src/share/vm/classfile/vmSymbols.hpp中有如下定义:

#define VM_SYMBOLS_DO(template, do_alias)                                                         
  template(class_initializer_name,                    "<clinit>")  
  template(void_method_signature,                     "()V")  
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