Android WebView加载Chromium动态库的过程分析.docx
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AndroidWebView加载Chromium动态库的过程分析
AndroidWebView加载Chromium动态库的过程分析
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+Nx1.35）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。
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+Nx1.35）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的Section中，如图1所示：
如果我们将该GNU_RELROSection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？
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BaseAddress。
加载完成后，将Chromium动态库的GNU_RELROSection的内容Dump出来，并且写入到一个文件中去。
以后App进程加载Chromium动态库时，都将Chromium动态库加载地址BaseAddress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_RELROSection。
这样就可以实现在多个App进程之间共享Chromium动态库的GNU_RELROSection了，如图2所示：
从前面一文可以知道，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。
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_RELROSection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_RELROSection。
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。
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。
从前面一文可以知道，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：
[java]viewplaincopy
publicclassZygoteInit{
......
publicstaticvoidmain（Stringargv[]）{
try{
.......
preload（）;
.......
if（startSystemServer）{
startSystemServer（abiList,socketName）;
}
......
runSelectLoop（abiList）;
......
}catch（MethodAndArgsCallercaller）{
......
}catch（RuntimeExceptionex）{
......
}
}
......
}
这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java中。
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。
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：
[java]viewplaincopy
publicclassZygoteInit{
......
staticvoidpreload（）{
......
//AsktheWebViewFactorytodoanyinitializationthatmustruninthezygoteprocess,
//formemorysharingpurposes.
WebViewFactory.prepareWebViewInZygote（）;
......
}
......
}
这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java中。
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：
[java]viewplaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
publicfinalclassWebViewFactory{
......
publicstaticvoidprepareWebViewInZygote（）{
try{
System.loadLibrary（"webviewchromium_loader"）;
longaddressSpaceToReserve=
SystemProperties.getLong（CHROMIUM_WEBVIEW_VMSIZE_SIZE_PROPERTY,
CHROMIUM_WEBVIEW_DEFAULT_VMSIZE_BYTES）;
sAddressSpaceReserved=nativeReserveAddressSpace（addressSpaceToReserve）;
......
}catch（Throwablet）{
......
}
}
......
}
这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/webkit/WebViewFactory.java中。
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。
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：
[cpp]viewplaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
jbooleanReserveAddressSpace（JNIEnv*,jclass,jlongsize）{
returnDoReserveAddressSpace（size）;
}
这个函数定义在文件frameworks/webview/chromium/loader/loader.cpp中。
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：
[cpp]viewplaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
void*gReservedAddress=NULL;
size_tgReservedSize=0;
jbooleanDoReserveAddressSpace（jlongsize）{
size_tvsize=static_cast（size）;
void*addr=mmap（NULL,vsize,PROT_NONE,MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS,-1,0）;
......
gReservedAddress=addr;
gReservedSize=vsize;
......
returnJNI_TRUE;
}
这个函数定义在文件frameworks/webview/chromium/loader/loader.cpp中。
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。
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_RELROSection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_RELROSection。
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：
[java]viewplaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
publicfinalclassSystemServer{
......
publicstaticvoidmain（String[]args）{
newSystemServer（）.run（）;
}
......
}
这个函数定义在文件frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java中。
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：
[java]viewplaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
publicfinalclassSystemServer{
......
privatevoidrun（）{
......
//Startservices.
try{
startBootstrapServices（）;
startCoreServices（）;
startOtherServices（）;
}catch（Throwableex）{
......
}
......
//Loopforever.
Looper.loop（）;
thrownewRuntimeException（"Mainthreadloopunexpectedlyexited"）;
}
......
}
这个函数定义在文件frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java中。
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ActivityManagerService、PowerManagerService、PackageManagerService和DisplayManagerService等。
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LightsService、BatteryService和UsageStatsService等。
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AccountManagerService、NetworkManagementService和WindowManagerService等。
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ActivityMangerService启动完成后执行，如下所示：
[java]viewplaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
publicfinalclassSystemServer{
......
privatevoidstartOtherServices（）{
finalContextcontext=mSystemContext;
AccountManagerServiceaccountManager=null;
ContentServicecontentService=null;
VibratorServicevibrator=null;
IAlarmManageralarm=null;
MountServicemountService=null;
NetworkManagementServicenetworkManagement=null;
NetworkStatsServicenetworkStats=null;
NetworkPolicyManagerServicenetworkPolicy=null;
ConnectivityServiceconnectivity=null;
NetworkScoreServicenetworkScore=null;
NsdServiceserviceDiscovery=null;
WindowManagerServicewm=null;
BluetoothManagerServicebluetooth=null;
UsbServiceusb=null;
SerialServiceserial=null;
NetworkTimeUpdateServicenetworkTimeUpdater=null;
CommonTimeManagementServicecommonTimeMgmtService=null;
InputManagerServiceinputManager=null;
TelephonyRegistrytelephonyRegistry=null;
ConsumerIrServiceconsumerIr=null;
AudioServiceaudioService=null;
MmsServiceBrokermmsService=null;
......
mActivityManagerService.systemReady（newRunnable（）{
@Override
publicvoidrun（）{
......
WebViewFactory.prepareWebViewInSystemServer（）;
......
}
}）;
}
......
}
这个函数定义在文件frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java中。
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_RELROSection的内容Dump到一个文件中去。
WebViewFactory类的静态成员函数prepareWebViewInSystemServer的实现如下所示：
[java]viewplaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
publicfinalclassWebViewFactory{
......
publicstaticvoidprepareWebViewInSystemServer（）{
String[]nativePaths=null;
try{
nativePaths=getWebViewNativeLibraryPaths（）;
}catch（Throwablet）{
//Loganddiscarderrorsatthisstageaswemustnotcrashthesystemserver.
Log.e（LOGTAG,"errorpreparingwebviewnativelibrary",t）;
}
prepareWebViewInSystemServer（nativePaths）;
}
......
}
这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/webkit/WebViewFactory.java中。
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：
[java]viewplaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
publicfinalclassWebViewFactory{
......
privatestaticString[]getWebViewNativeLibraryPaths（）
throwsPackageManager.NameNotFoundException{
finalStringNATIVE_LIB_FILE_NAME="libwebviewchromium.so";
PackageManagerpm=AppGlobals.getInitialApplication（）.getPackageManager（）;
ApplicationInfoai=pm.getApplicationInfo（getWebViewPackageName（）,0）;
Stringpath32;
Stringpath64;
booleanprimaryArchIs64bit=VMRuntime.is64BitAbi（ai.primaryCpuAbi）;
if（!
TextUtils.isEmpty（ai.secondaryCpuAbi））{
//Multi-archcase.
if（primaryArchIs64bit）{
//Primaryarch:
64-bit,secondary:
32-bit.
path64=ai.nativeLibraryDir;
path32=ai.secondaryNativeLibraryDir;
}else{
//Primaryarch:
32-bit,secondary:
64-bit.
path64=ai.secondaryNativeLibraryDir;
path32=ai.nativeLibraryDir;
}
}elseif（primaryArchIs64bit）{
//Single-arch64-bit.
path64=ai.nativeLibraryDir;
path32="";
}else{
//Single-arch32-bit.
path32=ai.nativeLibraryDir;
path64="";
}
if（!
TextUtils.isEmpty（path32））path32+="/"+NATIVE_LIB_FILE_NAME;
if（!
TextUtils.isEmpty（path64））path64+="/"+NATIVE_LIB_FILE_NAME;
returnnewString[]{path32,path64};
}
......
}
这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/webkit/WebViewFactory.java中。
Android系统将Chromium动态库打包在一个We
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