[原]Android WebView加载Chromium动态库的过程分析
NgaTIH
7年前
<p>Chromium动态库的体积比较大，有27M左右，其中程序段和数据段分别占据25.65M和1.35M。如果按照通常方式加载Chromium动态库，那么当有N个正在运行的App使用WebView时，系统需要为Chromium动态库分配的内存为(25.65 + N x 1.35)M。这是非常可观的。为此，Android使用了特殊的方式加载Chromium动态库。本文接下来就详细分析这种特殊的加载方式。</p> <p>为什么当有N个正在运行的App使用WebView时，系统需要为Chromium动态库分配的内存为(25.65 + N x 1.35)M呢？这是由于动态库的程序段是只读的，可以在多个进程之间进行共享，但是数据段一般是可读可写的，不能共享。在1.35M的数据段中，有1.28M在Chromium动态库加载完成后就是只读的。这1.28M数据包含有C++虚函数表，以及指针类型的常量等，它们在编译的时候会放在一个称为GNU_RELRO Section中，如图1所示：</p> <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/86fea772e91deae23494062a8c72ce6b.png"></p> <p>图1 App进程间不共享GNU_RELRO Section</p> <p>如果我们将该GNU_RELRO Section看作是一般的数据段，那么系统就需要为每一个使用了WebView的App进程都分配一段1.28M大小的内存空间。前面说到，这1.28M数据在Chromium动态库加载完成后就是只读的，那么有没有办法让它像程序段一样，在多个App进程之间共享呢？</p> <p>只要能满足一个条件，那么答案就是肯定的。这个条件就是所有的App进程都在相同的虚拟地址空间加载Chromium动态库。在这种情况下，就可以在系统启动的过程中，创建一个临时进程，并且在这个进程中加载Chromium动态库。假设Chromium动态库的加载地址为Base Address。加载完成后，将Chromium动态库的GNU_RELRO Section的内容Dump出来，并且写入到一个文件中去。</p> <p>以后App进程加载Chromium动态库时，都将Chromium动态库加载地址Base Address上，并且使用内存映射的方式将前面Dump出来的GNU_RELRO文件代替Chromium动态库的GNU_RELRO Section。这样就可以实现在多个App进程之间共享Chromium动态库的GNU_RELRO Section了，如图2所示：</p> <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/59f6e713a26dc9f6282e6e50ff26aeb5.png"></p> <p>图2 App进程间共享 GNU_RELRO Section</p> <p>从前面 Android应用程序进程启动过程的源代码分析 一文可以知道，所有的App进程都是由Zygote进程fork出来的，因此，要让所有的App进程都在相同的虚拟地址空间加载Chromium动态库的最佳方法就是在 Zygote进程的地址空间中预留一块地址。</p> <p>还有两个问题需要解决。第一个问题是要将加载后的Chromium动态库的GNU_RELRO Section的内容Dump出来，并且写入到一个文件中去。第二个问题是要让所有的App进程将Chromium动态加载在指定位置，并且可以使用指定的文件来代替它的 GNU_RELRO Section。这两个问题都可以通过Android在5.0版本提供的一个动态库加载函数android_dlopen_ext解决。</p> <p>接下来，我们就结合源码，分析 Zygote进程是如何为App进程预留地址加载Chromium动态库的，以及App进程如何使用新的 动态库加载函数 android_dlopen_ext加载 Chromium动态库的。</p> <p>从前面 Android系统进程Zygote启动过程的源代码分析 一文可以知道，Zygote进程在Java层的入口函数为ZygoteInit类的静态成员函数main，它的实现如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public class ZygoteInit { ...... public static void main(String argv[]) { try { ....... preload(); ....... if (startSystemServer) { startSystemServer(abiList, socketName); } ...... runSelectLoop(abiList); ...... } catch (MethodAndArgsCaller caller) { ...... } catch (RuntimeException ex) { ...... } } ...... }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java中。</p> <p>ZygoteInit类的静态成员函数main 在启动System进程以及使得Zygote进程进入运行状态之前，首先会调用另外一个静态成员函数preload预加载资源。这些预加载的资源以后就可以在App进程之间进行共享。</p> <p>ZygoteInit类的静态成员函数preload 在预加载资源的过程中，就会为Chromium动态库预保留加载地址，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public class ZygoteInit { ...... static void preload() { ...... // Ask the WebViewFactory to do any initialization that must run in the zygote process, // for memory sharing purposes. WebViewFactory.prepareWebViewInZygote(); ...... } ...... }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java中。</p> <p>ZygoteInit类的静态成员函数preload是通过调用WebViewFactory类的静态成员函数prepareWebViewInZygote为Chromium动态库预保留加载地址的，后者的实现如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public final class WebViewFactory { ...... public static void prepareWebViewInZygote() { try { System.loadLibrary("webviewchromium_loader"); long addressSpaceToReserve = SystemProperties.getLong(CHROMIUM_WEBVIEW_VMSIZE_SIZE_PROPERTY, CHROMIUM_WEBVIEW_DEFAULT_VMSIZE_BYTES); sAddressSpaceReserved = nativeReserveAddressSpace(addressSpaceToReserve); ...... } catch (Throwable t) { ...... } } ...... }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/webkit/WebViewFactory.java中。</p> <p>WebViewFactory类的静态成员函数prepareWebViewInZygote首先会加载一个名称为“webviewchromium_loader”的动态库，接下来又会获得需要为Chromium动态库预留的地址空间大小addressSpaceToReserve。知道了要预留的地址空间的大小之后，WebViewFactory类的静态成员函数prepareWebViewInZygote就会调用另外一个静态成员函数nativeReserveAddressSpace为Chromium动态库预留地址空间。</p> <p>WebViewFactory类的静态成员函数nativeReserveAddressSpace是一个JNI方法，它在C++层对应的函数为ReserveAddressSpace。这个函数实现在上述名称为“webviewchromium_loader”的动态库中，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">jboolean ReserveAddressSpace(JNIEnv*, jclass, jlong size) { return DoReserveAddressSpace(size); }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/webview/chromium/loader/loader.cpp中。</p> <p>函数ReserveAddressSpace调用另外一个函数DoReserveAddressSpace预留大小为size的地址空间，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">void* gReservedAddress = NULL; size_t gReservedSize = 0; jboolean DoReserveAddressSpace(jlong size) { size_t vsize = static_cast<size_t>(size); void* addr = mmap(NULL, vsize, PROT_NONE, MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1, 0); ...... gReservedAddress = addr; gReservedSize = vsize; ...... return JNI_TRUE; }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/webview/chromium/loader/loader.cpp中。</p> <p>函数DoReserveAddressSpace是通过系统接口mmap预留指定大小的地址空间的。同时，预留出来的地址空间的起始地址和大小分别记录在全局变量gReservedAddress和gReservedSize中。以后Chromium动态库就可以加载在该地址空间中。</p> <p>为Chromium动态库预留好加载地址之后，Android系统接下来要做的一件事情就是请求Zygote进程启动一个临时进程。这个临时进程将会在上述预留的地址空间中加载Chromium动态库。这个Chromium动态库在加载的过程中，它的 GNU_RELRO Section会被重定位。重定位完成之后，就可以将它的内容Dump到一个文件中去。这个文件以后就会以内存映射的方式代替在App进程中加载的Chromium动态库的 GNU_RELRO Section。</p> <p>请求Zygote进程启动临时进程的操作是由System进程完成的。从前面 Android系统进程Zygote启动过程的源代码分析 一文可以知道，System进程是由Zygote进程启动的，它在Java层的入口函数为SystemServer的静态成员函数main，它的实现如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public final class SystemServer { ...... public static void main(String[] args) { new SystemServer().run(); } ...... }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java中。</p> <p>SystemServer的静态成员函数main首先是创建一个SystemServer对象，然后调用这个SystemServer对象的成员函数run在System进程中启动各种系统服务， 如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public final class SystemServer { ...... private void run() { ...... // Start services. try { startBootstrapServices(); startCoreServices(); startOtherServices(); } catch (Throwable ex) { ...... } ...... // Loop forever. Looper.loop(); throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited"); } ...... }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java中。</p> <p>SystemServer类的成员函数run首先会调用成员函数startBootstrapServices启动Bootstrap类型的系统服务。这些系统服务包括Activity Manager Service、Power Manager Service、Package Manager Service和Display Manager Service等。</p> <p>SystemServer类的成员函数run接下来又会调用成员函数startCoreServices启动Core类型的系统服务。这些系统服务包括Lights Service、Battery Service和Usage Stats Service等。</p> <p>SystemServer类的成员函数run再接下来还会调用成员函数startOtherServices启动其它的系统服务。这些其它的系统服务包括Account Manager Service、Network Management Service和Window Manager Service等。</p> <p>SystemServer类的成员函数startOtherServices启动完成其它的系统服务之后，就会创建一个Runnable。这个Runnable会在Activity Manger Service启动完成后执行，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public final class SystemServer { ...... private void startOtherServices() { final Context context = mSystemContext; AccountManagerService accountManager = null; ContentService contentService = null; VibratorService vibrator = null; IAlarmManager alarm = null; MountService mountService = null; NetworkManagementService networkManagement = null; NetworkStatsService networkStats = null; NetworkPolicyManagerService networkPolicy = null; ConnectivityService connectivity = null; NetworkScoreService networkScore = null; NsdService serviceDiscovery= null; WindowManagerService wm = null; BluetoothManagerService bluetooth = null; UsbService usb = null; SerialService serial = null; NetworkTimeUpdateService networkTimeUpdater = null; CommonTimeManagementService commonTimeMgmtService = null; InputManagerService inputManager = null; TelephonyRegistry telephonyRegistry = null; ConsumerIrService consumerIr = null; AudioService audioService = null; MmsServiceBroker mmsService = null; ...... mActivityManagerService.systemReady(new Runnable() { @Override public void run() { ...... WebViewFactory.prepareWebViewInSystemServer(); ...... } }); } ...... }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java中。</p> <p>这个Runnable在执行的时候，会调用WebViewFactory类的静态成员函数prepareWebViewInSystemServer请求Zygote进程启动一个临时的进程，用来加载Chromium动态库，并且将完成重定位操作后的GNU_RELRO Section的内容Dump到一个文件中去。</p> <p>WebViewFactory类的静态成员函数prepareWebViewInSystemServer的实现如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public final class WebViewFactory { ...... public static void prepareWebViewInSystemServer() { String[] nativePaths = null; try { nativePaths = getWebViewNativeLibraryPaths(); } catch (Throwable t) { // Log and discard errors at this stage as we must not crash the system server. Log.e(LOGTAG, "error preparing webview native library", t); } prepareWebViewInSystemServer(nativePaths); } ...... }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/webkit/WebViewFactory.java中。</p> <p>WebViewFactory类的静态成员函数prepareWebViewInSystemServer首先调用另外一个静态成员函数getWebViewNativeLibraryPaths获得Chromium动态库的文件路径，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public final class WebViewFactory { ...... private static String[] getWebViewNativeLibraryPaths() throws PackageManager.NameNotFoundException { final String NATIVE_LIB_FILE_NAME = "libwebviewchromium.so"; PackageManager pm = AppGlobals.getInitialApplication().getPackageManager(); ApplicationInfo ai = pm.getApplicationInfo(getWebViewPackageName(), 0); String path32; String path64; boolean primaryArchIs64bit = VMRuntime.is64BitAbi(ai.primaryCpuAbi); if (!TextUtils.isEmpty(ai.secondaryCpuAbi)) { // Multi-arch case. if (primaryArchIs64bit) { // Primary arch: 64-bit, secondary: 32-bit. path64 = ai.nativeLibraryDir; path32 = ai.secondaryNativeLibraryDir; } else { // Primary arch: 32-bit, secondary: 64-bit. path64 = ai.secondaryNativeLibraryDir; path32 = ai.nativeLibraryDir; } } else if (primaryArchIs64bit) { // Single-arch 64-bit. path64 = ai.nativeLibraryDir; path32 = ""; } else { // Single-arch 32-bit. path32 = ai.nativeLibraryDir; path64 = ""; } if (!TextUtils.isEmpty(path32)) path32 += "/" + NATIVE_LIB_FILE_NAME; if (!TextUtils.isEmpty(path64)) path64 += "/" + NATIVE_LIB_FILE_NAME; return new String[] { path32, path64 }; } ...... }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/webkit/WebViewFactory.java中。</p> <p>Android系统将Chromium动态库打包在一个WebView Package中。这个WebView Package也是一个APK，它的Package Name可以通过调用WebViewFactory类的静态成员函数getWebViewPackageName获得，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public final class WebViewFactory { ...... public static String getWebViewPackageName() { return AppGlobals.getInitialApplication().getString( com.android.internal.R.string.config_webViewPackageName); } ...... }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/webkit/WebViewFactory.java中。</p> <p>WebViewFactory类的静态成员函数getWebViewPackageName又是通过系统字符串资源com.android.internal.R.string.config_webViewPackageName获得WebView Package的Package Name。</p> <p>系统字符串资源com.android.internal.R.string.config_webViewPackageName的定义如下所示：</p> <pre> <code class="language-java"><resources xmlns:xliff="urn:oasis:names:tc:xliff:document:1.2"> ...... <!-- Package name providing WebView implementation. --> <string name="config_webViewPackageName" translatable="false">com.android.webview</string> ...... </resources></code></pre> <p>这个字符串资源定义在文件frameworks/base/core/res/res/values/config.xml中。</p> <p>从这里就可以看到，WebView Package这个APK的Package Name定义为"com.android.webview"。通过查找源码，可以发现，这个APK实现在目录frameworks/webview/chromium中。</p> <p>回到WebViewFactory类的静态成员函数getWebViewNativeLibraryPaths中，它知道了WebView Package这个APK的Package Name之后，就可以通过Package Manager Service获得它的安装信息。Package Manager Service负责安装系统上所有的APK，因此通过它可以获得任意一个APK的安装信息。</p> <p>获得了WebView Package这个APK的安装信息之后，就可以知道它用来保存动态库的目录。Chromium动态库就是保存在这个目录下的。因此，WebViewFactory类的静态成员函数getWebViewNativeLibraryPaths最终可以获得Chromium动态库的文件路径。注意，获得Chromium动态库的文件路径可能有两个。一个是32位版本的，另外一个是64位版本的。</p> <p>为什么要将Chromium动态库打包在一个WebView Package中呢？而不是像其它的系统动态库一样，直接放在/system/lib目录下。原因为了方便以后升级WebView。例如，Chromium有了新的版本之后，就可以将它打包在一个更高版本的WebView Package中。当用户升级WebView Package的时候，就获得了基于新版本Chromium实现的WebView了。</p> <p>这一步执行完成后，回到WebViewFactory类的静态成员函数prepareWebViewInSystemServer中，这时候它就获得了Chromium动态库的文件路径。接下来，它继续调用另外一个静态成员函数prepareWebViewInSystemServer请求Zygote进程启动一个临时的进程，用来加载Chromium动态库，以便将完成重定位操作后的GNU_RELRO Section的内容Dump到一个文件中去。</p> <p>WebViewFactory类的静态成员函数prepareWebViewInSystemServer的实现如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public final class WebViewFactory { ...... private static void prepareWebViewInSystemServer(String[] nativeLibraryPaths) { if (DEBUG) Log.v(LOGTAG, "creating relro files"); // We must always trigger createRelRo regardless of the value of nativeLibraryPaths. Any // unexpected values will be handled there to ensure that we trigger notifying any process // waiting on relreo creation. if (Build.SUPPORTED_32_BIT_ABIS.length > 0) { if (DEBUG) Log.v(LOGTAG, "Create 32 bit relro"); createRelroFile(false /* is64Bit */, nativeLibraryPaths); } if (Build.SUPPORTED_64_BIT_ABIS.length > 0) { if (DEBUG) Log.v(LOGTAG, "Create 64 bit relro"); createRelroFile(true /* is64Bit */, nativeLibraryPaths); } } ...... }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/webkit/WebViewFactory.java中。</p> <p>WebViewFactory类的静态成员函数prepareWebViewInSystemServer根据系统对32位和64位的支持情况，调用另外一个静态成员函数createRelroFile相应地创建32位和64位的Chromium GNU_RELRO Section文件。</p> <p>WebViewFactory类的静态成员函数createRelroFile的实现如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public final class WebViewFactory { ...... private static void createRelroFile(final boolean is64Bit, String[] nativeLibraryPaths) { ...... try { ...... int pid = LocalServices.getService(ActivityManagerInternal.class).startIsolatedProcess( RelroFileCreator.class.getName(), nativeLibraryPaths, "WebViewLoader-" + abi, abi, Process.SHARED_RELRO_UID, crashHandler); ...... } catch (Throwable t) { ...... } } ...... }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/webkit/WebViewFactory.java中。</p> <p>WebViewFactory类的静态成员函数createRelroFile请求系统的Activity Manager Service启动一个Isolated Process。这个Isolated Process的启动过程与App进程是一样的，只不过它是一个被隔离的进程，没有自己的权限。</p> <p>App进程最终是由Zygote进程fork出来的，并且它在Java层的入口函数为ActivityThread类的静态成员函数main。这个入口函数是可以指定的。WebViewFactory类的静态成员函数createRelroFile将请求启动的Isolated Process的入口函数指定为RelroFileCreator类的静态成员函数main。</p> <p>这意味着，当上述Isolated Process启动起来之后，RelroFileCreator类的静态成员函数main就会被调用，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public final class WebViewFactory { ...... private static final String CHROMIUM_WEBVIEW_NATIVE_RELRO_32 = "/data/misc/shared_relro/libwebviewchromium32.relro"; private static final String CHROMIUM_WEBVIEW_NATIVE_RELRO_64 = "/data/misc/shared_relro/libwebviewchromium64.relro"; ...... private static class RelroFileCreator { // Called in an unprivileged child process to create the relro file. public static void main(String[] args) { ...... try{ ...... result = nativeCreateRelroFile(args[0] /* path32 */, args[1] /* path64 */, CHROMIUM_WEBVIEW_NATIVE_RELRO_32, CHROMIUM_WEBVIEW_NATIVE_RELRO_64); ...... } finally { ...... } } } ...... }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/webkit/WebViewFactory.java中。</p> <p>前面获得的Chromium动态库文件路径会通过参数args传递进来。有了Chromium动态库文件路径之后，RelroFileCreator类的静态成员函数main就会调用另外一个静态成员函数nativeCreateRelroFile对它进行加载。加载完成后，RelroFileCreator类的静态成员函数nativeCreateRelroFile会将Chromium动态库已经完成重定位操作的Chromium GNU_RELRO Section写入到指定的文件中去。对于32位的Chromium动态库来说，它的GNU_RELRO Section会被写入到文件/data/misc/shared_relro/libwebviewchromium32.relro中，而对于64位的Chromium动态库来说，它的GNU_RELRO Section会被写入到文件/data/misc/shared_relro/libwebviewchromium64.relro中。</p> <p>RelroFileCreator类的静态成员函数nativeCreateRelroFile是一个JNI方法，它由C++层的函数CreateRelroFile实现，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">jboolean CreateRelroFile(JNIEnv* env, jclass, jstring lib32, jstring lib64, jstring relro32, jstring relro64) { #ifdef __LP64__ jstring lib = lib64; jstring relro = relro64; (void)lib32; (void)relro32; #else jstring lib = lib32; jstring relro = relro32; (void)lib64; (void)relro64; #endif jboolean ret = JNI_FALSE; const char* lib_utf8 = env->GetStringUTFChars(lib, NULL); if (lib_utf8 != NULL) { const char* relro_utf8 = env->GetStringUTFChars(relro, NULL); if (relro_utf8 != NULL) { ret = DoCreateRelroFile(lib_utf8, relro_utf8); env->ReleaseStringUTFChars(relro, relro_utf8); } env->ReleaseStringUTFChars(lib, lib_utf8); } return ret; }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/webview/chromium/loader/loader.cpp中。</p> <p>函数CreateRelroFile判断自己是32位还是64位的实现，然后从参数lib32和lib64中选择对应的Chromium动态库进行加载。这个加载过程是通过调用另外一个函数DoCreateRelroFile实现的，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">void* gReservedAddress = NULL; size_t gReservedSize = 0; ...... jboolean DoCreateRelroFile(const char* lib, const char* relro) { ...... static const char tmpsuffix[] = ".XXXXXX"; char relro_tmp[strlen(relro) + sizeof(tmpsuffix)]; strlcpy(relro_tmp, relro, sizeof(relro_tmp)); strlcat(relro_tmp, tmpsuffix, sizeof(relro_tmp)); int tmp_fd = TEMP_FAILURE_RETRY(mkstemp(relro_tmp)); ...... android_dlextinfo extinfo; extinfo.flags = ANDROID_DLEXT_RESERVED_ADDRESS | ANDROID_DLEXT_WRITE_RELRO; extinfo.reserved_addr = gReservedAddress; extinfo.reserved_size = gReservedSize; extinfo.relro_fd = tmp_fd; void* handle = android_dlopen_ext(lib, RTLD_NOW, &extinfo); int close_result = close(tmp_fd); ...... if (close_result != 0 || chmod(relro_tmp, S_IRUSR | S_IRGRP | S_IROTH) != 0 || rename(relro_tmp, relro) != 0) { ...... return JNI_FALSE; } return JNI_TRUE; }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/webview/chromium/loader/loader.cpp中。</p> <p>参数lib描述的是要加载的Chromium动态库的文件路径，另外一个参数relro描述的是要生成的Chromium GNU_RELRO Section文件路径。</p> <p>我们假设要加载的Chromium动态库是32位的。函数DoCreateRelroFile的执行过程如下所示：</p> <p>1. 创建一个临时的mium GNU_RELRO Section文件，文件路径为”/data/misc/shared_relro/libwebviewchromium32.relro.XXXXXX“，并且会找开这个临时文件，获得一个文件描述符tmp_fd。</p> <p>2. 创建一个android_dlextinfo结构体。这个android_dlextinfo结构体会指定一个ANDROID_DLEXT_RESERVED_ADDRESS标志，以及一个Reserved地址gReservedAddress，表示要将Chromium动态库加载在全局变量gReservedAddress描述的地址中。从前面的分析可以知道，Zygote进程为Chromium动态库预留的地址空间的起始地址就保存在全局变量gReservedAddress中。由于当前进程是由Zygote进程fork出来的，因此它同样会获得Zygote进程预留的地址空间。</p> <p>3. 前面创建的android_dlextinfo结构体，同时还会指定一个ANDROID_DLEXT_WRITE_RELRO标专，以及一个Relro文件描述符tmp_fd，表示在加载完成Chromium动态库后，将完成重定位操作后的GNU_RELRO Section写入到指定的文件中去，也就是写入到上述的临时文件/data/misc/shared_relro/libwebviewchromium32.relro.XXXXXX中去。</p> <p>4. 调用Linker导出的函数android_dlopen_ext按照上述两点规则加载Chromium动态库。加载完成后，临时文件/data/misc/shared_relro/libwebviewchromium32.relro.XXXXXX将被重新命名为”/data/misc/shared_relro/libwebviewchromium32.relro“。</p> <p>这样，我们得就到一个Chromium GNU_RELRO Section文件。这个Chromium GNU_RELRO Section文件在App进程加载Chromium动态库时就会使用到。接下来我们就继续分析App进程加载Chromium动态库的过程。</p> <p>当App使用了WebView的时候，系统就为会其加载Chromium动态库。这个加载过程是从创建WebView对象的时候发起的。因此，接下来我们就从WebView类的构造函数开始分析App进程加载Chromium动态库的过程，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public class WebView extends AbsoluteLayout implements ViewTreeObserver.OnGlobalFocusChangeListener, ViewGroup.OnHierarchyChangeListener, ViewDebug.HierarchyHandler { ...... protected WebView(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr, int defStyleRes, Map<String, Object> javaScriptInterfaces, boolean privateBrowsing) { ...... ensureProviderCreated(); mProvider.init(javaScriptInterfaces, privateBrowsing); ...... } ...... }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/webkit/WebView.java中。</p> <p>WebView类的构造函数会调用另外一个成员函数ensureProviderCreated确保Chromium动态库已经加载。在Chromium动态库已经加载的情况下，WebView类的成员函数ensureProviderCreated还会创建一个WebView Provider，并且保存保存在成员变量mProvider中。这个WebView Provider才是真正用来实现WebView的功能的。</p> <p>有了这个WebView Provider之后，WebView类的构造函数就会调用它的成员函数init启动网页渲染引擎。对于基于Chromium实现的WebView来说，它使用的WebView Provider是一个WebViewChromium对象。当这个WebViewChromium对象的成员函数init被调用的时候，它就会启动Chromium的网页渲染引擎。这个过程我们在接下来的一篇文章再详细分析。</p> <p>接下来，我们继续分析WebView类的成员函数ensureProviderCreated的实现，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public class WebView extends AbsoluteLayout implements ViewTreeObserver.OnGlobalFocusChangeListener, ViewGroup.OnHierarchyChangeListener, ViewDebug.HierarchyHandler { ...... private void ensureProviderCreated() { checkThread(); if (mProvider == null) { // As this can get called during the base class constructor chain, pass the minimum // number of dependencies here; the rest are deferred to init(). mProvider = getFactory().createWebView(this, new PrivateAccess()); } } ...... }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/webkit/WebView.java中。</p> <p>WebView类的成员函数ensureProviderCreated首先调用成员函数checkThread确保它是在WebView的创建线程中调用的，接下来又会判断成员变量mProvider的值是否为null。如果为null，就表示它还没有当前创建的WebView创建过Provider。在这种情况下，它首先会调用成员函数getFactory获得一个WebView Factory。有了这个WebView Factory之后，就可以调用它的成员函数createWebView创建一个WebView Provider。</p> <p>WebView类的成员函数getFactory的实现如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public class WebView extends AbsoluteLayout implements ViewTreeObserver.OnGlobalFocusChangeListener, ViewGroup.OnHierarchyChangeListener, ViewDebug.HierarchyHandler { ...... private static synchronized WebViewFactoryProvider getFactory() { return WebViewFactory.getProvider(); } ...... }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/webkit/WebView.java中。</p> <p>WebView类的成员函数getFactory返回的WebView Factory是通过调用WebViewFactory类的静态成员函数getProvider获得的，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public final class WebViewFactory { ...... private static WebViewFactoryProvider sProviderInstance; ...... static WebViewFactoryProvider getProvider() { synchronized (sProviderLock) { // For now the main purpose of this function (and the factory abstraction) is to keep // us honest and minimize usage of WebView internals when binding the proxy. if (sProviderInstance != null) return sProviderInstance; ...... try { ...... loadNativeLibrary(); ...... Class<WebViewFactoryProvider> providerClass; ...... try { providerClass = getFactoryClass(); } catch (ClassNotFoundException e) { ...... } finally { ...... } ...... try { sProviderInstance = providerClass.newInstance(); ...... return sProviderInstance; } catch (Exception e) { ....... } finally { ...... } } finally { ...... } } } ...... }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/webkit/WebViewFactory.java中。</p> <p>WebViewFactory类的静态成员函数getProvider首先是判断静态成员变量sProviderInstance的值是否等于null。如果等于null，那么就说明当前的App进程还没有加载过Chromium动态库。在这种情况下，就需要加载Chromium动态库，并且创建一个WebView Factory，保存在静态成员变量sProviderInstance。接下来我们就先分析Chromium动态库的加载过程，然后再分析WebView Factory的创建过程。</p> <p>加载Chromium动态库是通过调用WebViewFactory类的静态成员函数loadNativeLibrary实现的，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public final class WebViewFactory { ...... private static void loadNativeLibrary() { ...... try { String[] args = getWebViewNativeLibraryPaths(); boolean result = nativeLoadWithRelroFile(args[0] /* path32 */, args[1] /* path64 */, CHROMIUM_WEBVIEW_NATIVE_RELRO_32, CHROMIUM_WEBVIEW_NATIVE_RELRO_64); ...... } catch (PackageManager.NameNotFoundException e) { ...... } } ...... }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/webkit/WebViewFactory.java中。</p> <p>WebViewFactory类的静态成员函数loadNativeLibrary首先会调用我们前面分析过的成员函数getWebViewNativeLibraryPaths获得要加载的Chromium动态库的文件路径，然后再调用另外一个静态成员函数nativeLoadWithRelroFile对它进行加载。在加载的时候，会指定一个Chromium GNU_RELRO Section文件。这个Chromium GNU_RELRO Section文件就是前面通过启动一个临时进程生成的。</p> <p>WebViewFactory类的静态成员函数nativeLoadWithRelroFile是一个JNI方法，它由C++层的函数LoadWithRelroFile实现，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">jboolean LoadWithRelroFile(JNIEnv* env, jclass, jstring lib32, jstring lib64, jstring relro32, jstring relro64) { #ifdef __LP64__ jstring lib = lib64; jstring relro = relro64; (void)lib32; (void)relro32; #else jstring lib = lib32; jstring relro = relro32; (void)lib64; (void)relro64; #endif jboolean ret = JNI_FALSE; const char* lib_utf8 = env->GetStringUTFChars(lib, NULL); if (lib_utf8 != NULL) { const char* relro_utf8 = env->GetStringUTFChars(relro, NULL); if (relro_utf8 != NULL) { ret = DoLoadWithRelroFile(lib_utf8, relro_utf8); env->ReleaseStringUTFChars(relro, relro_utf8); } env->ReleaseStringUTFChars(lib, lib_utf8); } return ret; }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/webview/chromium/loader/loader.cpp中。</p> <p>函数LoadWithRelroFile判断自己是32位还是64位的实现，然后从参数lib32和lib64中选择对应的Chromium动态库进行加载。这个加载过程是通过调用另外一个函数DoLoadWithRelroFile实现的，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">jboolean DoLoadWithRelroFile(const char* lib, const char* relro) { int relro_fd = TEMP_FAILURE_RETRY(open(relro, O_RDONLY)); ...... android_dlextinfo extinfo; extinfo.flags = ANDROID_DLEXT_RESERVED_ADDRESS | ANDROID_DLEXT_USE_RELRO; extinfo.reserved_addr = gReservedAddress; extinfo.reserved_size = gReservedSize; extinfo.relro_fd = relro_fd; void* handle = android_dlopen_ext(lib, RTLD_NOW, &extinfo); close(relro_fd); ...... return JNI_TRUE; }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/webview/chromium/loader/loader.cpp中。</p> <p>函数DoLoadWithRelroFile的实现与前面分析的函数DoCreateRelroFile类似，都是通过Linker导出的函数android_dlopen_ext在Zyogote进程保留的地址空间中加载Chromium动态库的。注意，App进程是Zygote进程fork出来的，因此它同样会获得Zygote进程预留的地址空间。</p> <p>不过，函数DoLoadWithRelroFile会将告诉函数android_dlopen_ext在加载Chromium动态库的时候，将参数relro描述的Chromium GNU_RELRO Section文件内存映射到内存来，并且代替掉已经加载的Chromium动态库的GNU_RELRO Section。这是通过将指定一个ANDROID_DLEXT_USE_RELRO标志实现的。</p> <p>之所以可以这样做，是因为参数relro描述的Chromium GNU_RELRO Section文件对应的Chromium动态库的加载地址与当前App进程加载的Chromium动态库的地址一致。只要两个相同的动态库在两个不同的进程中的加载地址一致，它们的链接和重定位信息就是完全一致的，因此就可以通过文件内存映射的方式进行共享。共享之后，就可以达到节省内存的目的了。</p> <p>这一步执行完成之后，App进程就加载完成Chromium动态库了。回到前面分析的WebViewFactory类的静态成员函数getProvider，它接下来继续创建一个WebView Factory。这个WebView Factory以后就可以用来创建WebView Provider。</p> <p>WebViewFactory类的静态成员函数getProvider首先要确定要创建的WebView Factory的类型。这个类型是通过调用另外一个静态成员函数getFactoryClass获得的，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public final class WebViewFactory { private static final String CHROMIUM_WEBVIEW_FACTORY = "com.android.webview.chromium.WebViewChromiumFactoryProvider"; ...... private static Class<WebViewFactoryProvider> getFactoryClass() throws ClassNotFoundException { Application initialApplication = AppGlobals.getInitialApplication(); try { // First fetch the package info so we can log the webview package version. String packageName = getWebViewPackageName(); sPackageInfo = initialApplication.getPackageManager().getPackageInfo(packageName, 0); ...... // Construct a package context to load the Java code into the current app. Context webViewContext = initialApplication.createPackageContext(packageName, Context.CONTEXT_INCLUDE_CODE | Context.CONTEXT_IGNORE_SECURITY); ...... ClassLoader clazzLoader = webViewContext.getClassLoader(); ...... try { return (Class<WebViewFactoryProvider>) Class.forName(CHROMIUM_WEBVIEW_FACTORY, true, clazzLoader); } finally { ...... } } catch (PackageManager.NameNotFoundException e) { ...... } } ...... }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/webkit/WebViewFactory.java中。</p> <p>从这里可以看到，WebViewFactory类的静态成员函数getFactoryClass返回的WebView Factory的类型为com.android.webview.chromium.WebViewChromiumFactoryProvider。这个com.android.webview.chromium.WebViewChromiumFactoryProvider类是由前面提到的WebView Package提供的。</p> <p>这意味着WebViewFactory类的静态成员函数getProvider创建的WebView Factory是一个WebViewChromiumFactoryProvider对象。这个WebViewChromiumFactoryProvider的创建过程如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public class WebViewChromiumFactoryProvider implements WebViewFactoryProvider { ...... public WebViewChromiumFactoryProvider() { ...... AwBrowserProcess.loadLibrary(); ....... } ...... }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/webview/chromium/java/com/android/webview/chromium/WebViewChromiumFactoryProvider.java中。</p> <p>WebViewChromiumFactoryProvider类的构造函数会调用AwBrowserProcess类的静态成员函数loadLibrary对前面加载的Chromium动态库进行初始化，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public abstract class AwBrowserProcess { ...... public static void loadLibrary() { ...... try { LibraryLoader.loadNow(); } catch (ProcessInitException e) { throw new RuntimeException("Cannot load WebView", e); } } ...... }</code></pre> <p>这个函数定义在文件external/chromium_org/android_webview/java/src/org/chromium/android_webview/AwBrowserProcess.java中。</p> <p>AwBrowserProcess类的静态成员函数loadLibrary又调用LibraryLoader类的静态成员函数loadNow对前面加载的Chromium动态库进行初始化，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public class LibraryLoader { ...... public static void loadNow() throws ProcessInitException { loadNow(null, false); } ...... }</code></pre> <p>这个函数定义在文件external/chromium_org/base/android/java/src/org/chromium/base/library_loader/LibraryLoader.java中。</p> <p>LibraryLoader类的静态成员函数loadNow又调用另外一个重载版本的静态成员函数loadNow对前面加载的Chromium动态库进行初始化，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public class LibraryLoader { ...... public static void loadNow(Context context, boolean shouldDeleteOldWorkaroundLibraries) throws ProcessInitException { synchronized (sLock) { loadAlreadyLocked(context, shouldDeleteOldWorkaroundLibraries); } } ...... }</code></pre> <p>这个函数定义在文件external/chromium_org/base/android/java/src/org/chromium/base/library_loader/LibraryLoader.java中。</p> <p>LibraryLoader类重载版本的静态成员函数loadNow又调用另外一个静态成员函数loadAlreadyLocked对前面加载的Chromium动态库进行初始化，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public class LibraryLoader { ...... // One-way switch becomes true when the libraries are loaded. private static boolean sLoaded = false; ...... private static void loadAlreadyLocked( Context context, boolean shouldDeleteOldWorkaroundLibraries) throws ProcessInitException { try { if (!sLoaded) { ...... boolean useChromiumLinker = Linker.isUsed(); if (useChromiumLinker) Linker.prepareLibraryLoad(); for (String library : NativeLibraries.LIBRARIES) { Log.i(TAG, "Loading: " + library); if (useChromiumLinker) { Linker.loadLibrary(library); } else { try { System.loadLibrary(library); } catch (UnsatisfiedLinkError e) { ...... } } } if (useChromiumLinker) Linker.finishLibraryLoad(); ...... sLoaded = true; } } catch (UnsatisfiedLinkError e) { ...... } ...... } ...... }</code></pre> <p>这个函数定义在文件external/chromium_org/base/android/java/src/org/chromium/base/library_loader/LibraryLoader.java中。</p> <p>由于并不是所有的系统都支持在加载动态库时，以文件内存映射的方式代替它的GNU_RELRO Section，因此Chromium自己提供了一个Linker。通过这个Linker加载动态库时，能够以文件内存映射的方式代替要加载的动态库的GNU_RELRO Section，也就是实现前面提到的函数 android_dlopen_ext的功能。 </p> <p>在Android 5.0中，由于系统已经提供了函数 android_dlopen_ext，因此，Chromium就不会使用自己的Linker加载动态库，而是使用Android系统提供的Linker来加载动态库。通过调用System类的静态成员函数loadLibrary即可以使用 系统提供的Linker来加载动态库。</p> <p>LibraryLoader类的静态成员函数loadAlreadyLocked要加载的动态库由NativeLibraries类的静态成员变量LIBRARIES指定，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public class NativeLibraries { ...... static final String[] LIBRARIES = { "webviewchromium" }; ...... }</code></pre> <p>这个静态成员变量定义在文件external/chromium_org/android_webview/java/generated_src/org/chromium/base/library_loader/NativeLibraries.java中。</p> <p>从这里可以知道，LibraryLoader类的静态成员函数loadAlreadyLocked要加载的动态库就是Chromium动态库。这个Chromium动态库前面已经加载过了，因此这里通过调用 System类的静态成员函数loadLibrary再加载时，仅仅是只会触发它导出的函数JNI_OnLoad被调用，而不会重新被加载。</p> <p>Chromium动态库导出的JNI_OnLoad被调用的时候，Chromium动态库就会执行初始化工作，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">JNI_EXPORT jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) { ...... content::SetContentMainDelegate(new android_webview::AwMainDelegate()); ...... return JNI_VERSION_1_4; }</code></pre> <p>这个函数定义在文件external/chromium_org/android_webview/lib/main/webview_entry_point.cc中。</p> <p>其中的一个初始化操作是给Chromium的Content层设置一个类型为AwMainDelegate的Main Delegate。这个AwMainDelegate实现在Chromium的android_webview模块中。Android WebView是通过Chromium的android_webview模块加载和渲染网页的。Chromium加载和渲染网页的功能又是实现在Content层的，因此，Chromium的android_webview模块又要通过Content层实现加载和渲染网页功能。这样，Chromium的android_webview模块就可以设置一个Main Delegate给Content层，以便它们可以互相通信。</p> <p>给Chromium的Content层设置一个Main Delegate是通过调用函数SetContentMainDelegate实现的，它的实现如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">LazyInstance<scoped_ptr<ContentMainDelegate> > g_content_main_delegate = LAZY_INSTANCE_INITIALIZER; ...... void SetContentMainDelegate(ContentMainDelegate* delegate) { DCHECK(!g_content_main_delegate.Get().get()); g_content_main_delegate.Get().reset(delegate); }</code></pre> <p>这个函数定义在文件external/chromium_org/content/app/android/content_main.cc中。</p> <p>从前面的分析可以知道，参数delegate指向的是一个AwMainDelegate对象，这个AwMainDelegate对象会被函数SetContentMainDelegate保存在全局变量g_content_main_delegate中。在接下来一篇文章中分析Chromium渲染引擎的启动过程时，我们就会看到这个AwMainDelegate对象的作用。</p> <p>这一步执行完成后，Chromium动态库就在App进程中加载完毕，并且也已经完成了初始化工作。与此同时，系统也为App进程创建了一个类型为WebViewChromiumFactoryProvider的WebView Factory。回到前面分析的WebView类的成员函数ensureProviderCreated中，这时候就它会通过调用上述类型为WebViewChromiumFactoryProvider的WebView Factory的成员函数createWebView为当前创建的WebView创建一个WebView Provider，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">public class WebViewChromiumFactoryProvider implements WebViewFactoryProvider { ...... @Override public WebViewProvider createWebView(WebView webView, WebView.PrivateAccess privateAccess) { WebViewChromium wvc = new WebViewChromium(this, webView, privateAccess); ...... return wvc; } ...... }</code></pre> <p>这个函数定义在文件frameworks/webview/chromium/java/com/android/webview/chromium/WebViewChromiumFactoryProvider.java中。</p> <p>WebViewChromiumFactoryProvider类的成员函数createWebView创建的是一个类型为WebViewChromium的WebView Provider。这个WebView Provider将会返回给WebView类的成员函数ensureProviderCreated。WebView类的成员函数ensureProviderCreated再将该WebView Provider保存在成员变量mProvider中。</p> <p>这样，正在创建的WebView就获得了一个类型为WebViewChromium的WebView Provider。以后通过这个WebView Provider，就可以通过Chromium来加载和渲染网页了。</p> <p>至此，我们也分析完成了Android WebView加载Chromium动态库的过程。在接下来的一篇文章中，我们继续分析Android WebView启动Chromium渲染引擎的过程。Chromium渲染引擎启动起来之后，Android WebView就可以通过它来加载和渲染网页了。</p> <p> </p> <p>来自：http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/53209199</p> <p> </p>