Dalvik虚拟机技术

【1】Dalvik 分析之准备篇

   

前言：dalvik 是 Android 的重要组成部分 ，掌握其运行机制对理解整个Android系统有着相当之大的帮助。本文将介绍GDB单步调试和Dexdump工具的使用，期望为探索dalvik打下一定的基础。

 

1. Dalvik 之编译

为了能够更方便的调试dalvik，我们需要编译一个在X86上运行的dalvik和相关工具。编译步骤如下：

1. 首先进入到Android 源码根目录
2. source build/envsetup.sh (不是网上有些文章写的只输入 build/envsetup.sh)
3. lunch 2  在此之后可以看到TARGET_PRODUCT 为sim。TARGET_ARCH为x86
4. make  或者 make dalvikvm 和 make dexdump   (make 为编译所有程序，比较耗时，有时甚至某些模块编译不过，如为节省时间，可使用make dalvikvm直接编译dalvik, make dexdump直接编译dexdump)

 

2. Gdb调试dalvik之准备工作

在用gdb启动dalvik时，需要设置一些环境，比较繁琐，这里创建一个脚本来简化这些过程，脚本名为grund.sh，放于Android源码根目录。下面为脚本内容。

 

#!/bin/sh

base=`pwd`

root=$base/out/debug/host/linux-x86/pr/sim/system

export ANDROID_ROOT=$root

bootpath=$root/framework

export BOOTCLASSPATH=$bootpath/core.jar:$bootpath/ext.jar:$bootpath/framework.jar:$bootpath/android.police.jar

export ANDROID_DATA=/tmp/dalvik_test

mkdir -p $ANDROID_DATA/dalvik-cache

exec gdb $root/bin/dalvikvm 

 

3. Gdb 调试 dalvik

1. 准备一个简单的java 程序，如hello.java，编译后将hello.jar拷贝至Android 源码根目录。 （hello.java与makefile见附录）
2. 进入到Android 源码根目录
3. ./grund.sh  （执行上述脚本，之后会看到gdb提示符）
4. 在gdb提示符后输入 “set args –cp hello.jar hello”
5. 这个时候就可以设置断点，单步跟踪了！如有对gdb不熟的同学，请google之。 main()函数为入口函数，先在main.c 212行设置断点（在gdb提示符后输入 “b 212”）
6. 在gdb提示符后输入”r”， OK，我们会看到dalvik被gdb启动执行，然后停于212行，执行JNI_CreateJavaVM函数前先看看gDvm的内容（输入p gDvm）。 然后执行JNI_CreateJavaVM函数（输入“n”），再看看gDvm的内容。对比执行前后的变化，可大概知道JNI_CreateJavaVM函数所做的事情。
7. main.c 249 行代码用于加载hello.class，在249行设置断点。在此中断后，看下slashClass的内容(输入“p slashClass“)，slashClass正是”hello”字符串。接下来单步进入执行之(输入”s”)，然后查看下函数调用栈(输入”bt”)。可知现在正在执行的是jni.c 中的FindClass函数。通过此方法，可知函数指针指向的是何函数。
8. main.c 255行代码用于取得hello.java 中main函数编译后的字节码。类似于g步骤，可知此时执行的函数为jni.c中的GetStaticMethodID函数
9. main.c 273行代码执行main函数编译后的字节码，类似于g步骤，可知此时执行的函数为jni.c 中的2681行。此处为宏定义，不容易找到。但通过gdb调试，可以准确的定位。如此时继续运行程序，”hello world” 就会出现在我们的眼前！

 

此处只做简单分析，为抛砖引玉用，各位同学可以藉此探究自己感兴趣的内容。在接下来的文章中会详细分析class加载与字节码的执行。

 

4.  dexdump查看jar文件

 

Dexdump 可执行文件放于out目录下， 可使用”find out/ -name dexdump”命令来找到dexdump。

“dexdump –f  hello.jar” 命令可打印jar文件的头部信息。

“dexdump –d hello.jar” 可打印所编译的字节码。

 

头部信息如下：

Opened 'hello.jar', DEX version '035'

DEX file header:

magic               : 'dex

035'

checksum            : f2f85a9c

signature           : 0404...7831

file_size           : 740

header_size         : 112

link_size           : 0

link_off            : 0 (0x000000)

string_ids_size     : 14

string_ids_off      : 112 (0x000070)

type_ids_size       : 7

type_ids_off        : 168 (0x0000a8)

field_ids_size      : 1

field_ids_off       : 232 (0x0000e8)

method_ids_size     : 4

method_ids_off      : 240 (0x0000f0)

class_defs_size     : 1

class_defs_off      : 272 (0x000110)

data_size           : 436

data_off            : 304 (0x000130)