JNI 描述符和 Class.forName方法

ゞ浴缸里的玫瑰 2021-09-21 10:48 288阅读 0赞

在手头一个框架开发的时候，遇到了需要处理 JNI 字段或者方法描述符的情况，记录一下JNI描述符(Java Native Interface  Descriptors)相关知识。

# JNI 描述符 #

在Oracle官网上查了一些文档（Java8）：

[https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-4.html\#jvms-4.3.2][https_docs.oracle.com_javase_specs_jvms_se8_html_jvms-4.html_jvms-4.3.2]

[https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/jni/spec/types.html][https_docs.oracle.com_javase_8_docs_technotes_guides_jni_spec_types.html]

JNI 描述符是用来代表字段和方法的字符串。

例如  \[Ljava.lang.String; 表示 String\[\]，(IDLjava/lang/Thread;)Ljava/lang/Object;表示方法 Object m(int i, double d, Thread t) \{...\}

## 字段描述符 ##

Java中类型对应的字段描述符如下图：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th><em>FieldType</em>&nbsp;term</th> 
   <th>Type</th> 
   <th>Interpretation</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><code>B</code></td> 
   <td><code>byte</code></td> 
   <td>signed byte</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>C</code></td> 
   <td><code>char</code></td> 
   <td>Unicode character code point in the Basic Multilingual Plane, encoded with UTF-16</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>D</code></td> 
   <td><code>double</code></td> 
   <td>double-precision floating-point value</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>F</code></td> 
   <td><code>float</code></td> 
   <td>single-precision floating-point value</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>I</code></td> 
   <td><code>int</code></td> 
   <td>integer</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>J</code></td> 
   <td><code>long</code></td> 
   <td>long integer</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>L</code>&nbsp;<em>ClassName</em>&nbsp;<code>;</code></td> 
   <td><code>reference</code></td> 
   <td>an instance of class&nbsp;<em>ClassName</em></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>S</code></td> 
   <td><code>short</code></td> 
   <td>signed short</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>Z</code></td> 
   <td><code>boolean</code></td> 
   <td><code>true</code>&nbsp;or&nbsp;<code>false</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>[</code></td> 
   <td><code>reference</code></td> 
   <td>one array dimension</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>V</td> 
   <td>void</td> 
   <td>void</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

注意：表示数组类型的字段描述符 “\[” 只有在表示维数小于等于255的类型时才有效。

例：

类型为int的变量的字段描述符就是I。

Object类型的实例变量的字段描述符为Ljava/lang/Object;。 注意“L”和“;”都是不可少的，以及之间类名的形式。

多维数组类型double\[\]\[\]\[\]的实例变量的字段描述符为\[\[\[D。一个“\[”代表一维。

## 方法描述符 ##

方法描述符仅在表示总长度小于等于255的方法参数时才有效，其中在实例或接口方法调用的情况下，该长度包括对此的贡献。 通过将各个参数的贡献相加来计算总长度，其中long或double类型的参数对长度贡献两个单位，而其他类型的参数则贡献一个单位。

方法描述符格式(注意没有用到方法名称)：

(方法参数字段描述符)返回类型字段描述符

例如：

()V 代表 void fun();

(IDLjava/lang/Thread;)Ljava/lang/Object; 代表 Object m(int i, double d, Thread t) {...}

JNI编程的时候会需要JNI描述符，另外在一些底层的类会用到JNI描述符，比如[fastjson早期版本解析JNI描述符就出现了漏洞][fastjson_JNI]；我是在序列化函数式接口使用到的 java.lang.invoke.SerializedLambda类中需要解析JNI描述符，因为SerializedLambda类中的instantiatedMethodType 就是JNI方法描述符。

题外话：不知道有没有第三方包可以从JNI方法描述符中解析出方法参数对应的 Class<?>... parameterTypes，谁知道的话麻烦告知一下哦，后面可以尝试实现一下。

#  Class.forName #

Class.forName(String className)返回与带有给定字符串名的类或接口相关联的 `Class` 对象，一般我们都是用类的全限定名（包路径+类名），如果是数组时也可以使用JNI字段描述符("/"要换成".")：

package jni;
    public class Test {
    
        public static void main(String[] args) {
            try {
                Class clazz = Class.forName("java.lang.String");
                System.out.println(clazz.getName()); // java.lang.String
                clazz = Class.forName("[Ljava.lang.String;");
                System.out.println(clazz.getName()); // [Ljava.lang.String;
                clazz = Class.forName("[I");
                System.out.println(clazz.getName()); // [I
                clazz = Class.forName("[D");
                System.out.println(clazz.getName()); // [D
                clazz = Class.forName("[Ljni.Test;");
                System.out.println(clazz.getName()); // [Ljni.Test;
                System.out.println(clazz.equals(Test[].class));
            } catch(ClassNotFoundException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

输出结果：

java.lang.String
    [Ljava.lang.String;
    [I
    [D
    [Ljni.Test;
    true

注意：Class.forName 只支持数组的JNI描述符写法，其余基本类型、自定义类都是不支持的。如以下都是错误的写法：

Class clazz = Class.forName("Ljava/lang/String;");//不是数组
    Class clazz = Class.forName("[Ljava/lang/String;");//没有使用.
    Class clazz = Class.forName("D");//不是数组

*参考文章：*

*1、[Fastjson历史漏洞研究（一）][fastjson_JNI]*

*2、[每個程序員都該瞭解的JVM - 反射][JVM -]*

[https_docs.oracle.com_javase_specs_jvms_se8_html_jvms-4.html_jvms-4.3.2]: https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-4.html#jvms-4.3.2
[https_docs.oracle.com_javase_8_docs_technotes_guides_jni_spec_types.html]: https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/jni/spec/types.html
[fastjson_JNI]: https://www.anquanke.com/post/id/215753#h3-2
[JVM -]: http://https//www.jyt0532.com/2020/03/04/reflection/