加载使用本机代码的多个版本的 Java 类

Question

如果您想要加载一个类的多个版本，如果它们实现了共享接口并且位于单独的 JAR 中，则可以为每个版本使用单独的类加载器来执行此操作。

如果您有一个调用本机代码的 JAR，则可以将本机代码的共享库 (DLL) 存储在其 JAR 中，方法是将共享库提取到临时文件，然后使用System.load从临时文件加载该库。

但如果两者都做，会有效吗？如果两个版本的 JAR 都调用本机代码，并且都包含不同版本的共享库，会发生什么情况？

让我们假设两个 JAR 使用不同的临时文件来存储共享库的副本。但是共享库的两个版本都具有调用具有相同声明的本机 (C) 函数的本机代码（但这些函数的实现不同）。JVM/类加载器/会将System.load Java 代码委托给正确的本机代码吗？或者 JVM 会抱怨名称冲突吗？

如果该方案确实失败，我如何使用使用本机代码的类的多个版本？

Answer 1

检查 Open JDK 7 实现，似乎可以加载使用本机代码的多个版本的 Java 类：

库加载

关键信息是，行为如何System.load？该方法的实现将取决于系统，但各种实现的语义应该相同。

1. System.load委托给包私有方法Runtime.load0。
2. Runtime.load0委托给包私有静态方法ClassLoader.loadLibrary。
3. ClassLoader.loadLibrary委托给私有静态方法ClassLoader.loadLibrary0。
4. ClassLoader.loadLibrary0创建包私有内部类的对象ClassLoader.NativeLibrary并委托给它的load方法。
5. ClassLoader.NativeLibrary.load是一个本机方法，它委托给 function JVM_LoadLibrary。
6. JVM_LoadLibrary代表到os::dll_load.
7. os::dll_load是系统相关的。
8. Linux 变体os::dll_load委托给dlopen系统调用，提供RTLD_LAZY选项。
9. POSIX系统调用的Linux变体默认具有行为，因此共享库加载有语义。dlopenRTLD_LOCALRTLD_LOCAL
10. RTLD_LOCAL语义是加载的库中的符号不​​可用于后续加载的库的（自动）符号解析。也就是说，符号不进入全局命名空间，不同的库可以定义相同的符号而不会产生冲突。共享库甚至可以具有相同的内容而不会出现问题。
11. 因此，由不同类加载器加载的不同共享库定义相同的符号（本机方法具有相同的函数名称）并不重要extern：JRE 和 JVM 一起避免名称冲突。

本机函数查找

这确保了共享库的多个版本不会产生名称冲突。但是 OpenJDK 如何确保本地方法调用使用正确的JNI 代码呢？

1. JVM 调用本机方法的过程相当冗长，但它全部包含在一个函数 中SharedRuntime::generate_native_wrapper。然而，最终需要知道要调用的 JNI 函数的地址。
2. 该包装器函数使用C++ 对象，根据需要从或methodHandle获取 JNI 函数的地址。methodHandle::critical_native_function()methodHandle::native_function()
3. JNI 函数的地址通过methodHandle调用methodHandle::set_native_functionfrom记录在 中NativeLookup::lookup。
4. NativeLookup::lookup代表间接地NativeLookup::lookup_style
5. NativeLookup::lookup_style委托给 Java 包私有静态方法ClassLoader.findNative。
6. ClassLoader.findNative按照加载库的顺序迭代由设置的对象列表 ( ClassLoader.nativeLibraries) 。对于每个库，它委托尝试找到感兴趣的本机方法。虽然这个对象列表不是公开的，但JNI 规范要求 JVM“为每个类加载器维护一个已加载的本机库的列表”，因此所有实现都必须具有与此列表类似的内容。ClassLoader.NativeLibraryClassLoader.loadLibrary0NativeLibrary.find
7. NativeLibrary.find是一个本机方法。它只是委托给JVM_FindLibraryEntry.
8. JVM_FindLibraryEntry委托给系统相关方法os::dll_lookup。
9. Linux 实现os::dll_lookup委托dlsym系统调用来查找共享库中函数的地址。
10. 因为每个类加载器都维护自己的加载库列表，所以即使不同的类加载器加载不同版本的共享库，也能保证调用本机方法的 JNI 代码是正确的版本。