JNA回调在对本机库的特定内部方法调用中间歇性地使应用程序崩溃

2022-04-08 00:00:00 native segmentation-fault java jna

在我的应用程序中，我使用JNA来使用用C编写的本机代码，在回调中我从本机应用程序获得通知。

在回调中，我得到一个指针和一些其他要处理的数据。在JNA回调代码中，我必须再次使用该指针来调用其他本机库代码，并且必须传递该指针。之后，我必须从该回调返回。

如果我不从回调调用中间本机库方法(传递指针)，它工作得很好，但如果我添加这个调用，我的应用程序会间歇性地崩溃(主要是在处理了数百个回调请求之后，有时它也成功地运行了数千个回调)。

在本机代码中为其设置挂钩的NotificationHook类对象是一个静态变量，因为应用程序将只有一个挂钩。和本地库逐一调用。

public interface INotificationHook extends Callback {

  public int NotificationHook(TRANX htrans, NOTIFICATION.ByReference notification);

}


public class NotificationHook implements INotificationHook {

    @Override
    public int NotificationHook(final TRANX tranx, final NOTIFICATION.ByReference notification) {
       System.out.println("Enter Java Callback");
       // notification contains actual data to process
       library.SendSrvcResponse(tranx); // if I put this method call, application crashes intermittently

       System.out.println("Exit Java Callback");
       return 0;
    }

}

Tranx本地结构：

typedef struct tagTRANX { int unused; } *TRANX;

TRANX.java

import com.sun.jna.Pointer;
import com.sun.jna.Structure;
import com.sun.jna.Structure.FieldOrder;

@FieldOrder({"unused"})
public class TRANX extends Structure {

  public static class ByReference extends TRANX implements Structure.ByReference {
  }

  public static class ByValue extends TRANX implements Structure.ByValue {
  }

  public int unused = 0;

  public TRANX () {
    super();
  }

  public TRANX(final int unused) {
    super();
    this.unused = unused;
  }

  public TRANX(final Pointer peer) {
    super(peer);
  }
}

JNA中的库定义(Java)：

int SendSrvcResponse(TRANX tranx);

该指针实际上是一个结构指针，我尝试创建一个结构并将该指针替换为该指针，即使在这种情况下应用程序也会崩溃。

当我添加很少的进出日志时，观察结果如下：

printf("Enter to JNA from c library for callback");
hs = (*piHook->hookProc) (
tranx, notification); 
printf("Callback completed from JNA and returned to c library");

中间调用c库：

SendSrvcResponse(TRANX tranx) {
    printf("Enter to send response in c library");
    // do some operation
    printf("Enter to send response in c library");
}

每次成功执行时，这是我从控制台(集合JNA和C库)的打印日志中获得的信息：

从c库进入JNA//C库调用JNA回调
输入Java回调//Java回调调用Enter发送
c库中的响应//调用本机库中的方法发送
在c库中回车以发送响应//本机库中的方法在发送响应后退出
退出Java回调//Java 回调完成其操作
JNA回调完成后返回到c库//，将流程返回到c库代码

在应用程序崩溃的情况下，打印日志中缺少最后一条语句。只有JNA将方法流返回给C，但C不会接收它。

其中通知是指针。

崩溃日志：

#
# A fatal error has been detected by the Java Runtime Environment:
#
#  SIGSEGV (0xb) at pc=0x0000ffff6c78f610, pid=6396, tid=0x0000ffff6d9f0ac8
#
# JRE version: OpenJDK Runtime Environment (8.0_272-b10) (build 1.8.0_272-b10)
# Java VM: OpenJDK 64-Bit Server VM (25.272-b10 mixed mode linux-aarch64 compressed oops)
# Derivative: IcedTea 3.17.0
# Distribution: Custom build (Fri Dec 11 01:04:16 UTC 2020)
# Problematic frame:
# C  [jna791751318727750086.tmp+0xa610]  Java_com_sun_jna_Native_setByte+0x50
#
# Core dump written. Default location: **************
#
# If you would like to submit a bug report, please include
# instructions on how to reproduce the bug and visit:
#   https://icedtea.classpath.org/bugzilla
# The crash happened outside the Java Virtual Machine in native code.
# See problematic frame for where to report the bug.
#

---------------  T H R E A D  ---------------

Current thread (0x0000ffff6c7b7000):  JavaThread "Thread-5356" [_thread_in_native, id=6642, stack(0x0000ffff6d9d0000,0x0000ffff6d9f0ac8)]

siginfo: si_signo: 11 (SIGSEGV), si_code: 1 (SEGV_MAPERR), si_addr: 0x0000ffff6c2ec018

Registers:
R0=0x0000000000000000
R1=0x0000000000000000
R2=0x0000ffff6c2ec018
R3=0x0000000000000000
R4=0x0000000000000000
R5=0x0000000000000000
R6=0x0000ffff66b49458
R7=0x0000ffff66b49458
R8=0x0000ffff6c78f5c0
R9=0x0000ffff6c7b72c8
R10=0x0000000020002230
R11=0x00000000f212dde8
R12=0x0000ffff691637f0
R13=0x0000000020002230
R14=0x00000000f212e4e0
R15=0x00000000f213acd0
R16=0x00000001006c7770
R17=0x0000000000000000
R18=0x0000000000000001
R19=0x0000ffff6c7aa250
R20=0x0000000000000000
R21=0x00000000f212e2b0
R22=0x0000000100781ed8
R23=0x00000000f212fd60
R24=0x00000000f213a868
R25=0x00000001000016d0
R26=0x00000000f213a880
R27=0x0000000000000000
R28=0x0000ffff6c7b7000
R29=0x0000ffff6d9efcd0
R30=0x0000ffff78fea394

Top of Stack: (sp=0x0000ffff6d9efcd0)
0x0000ffff6d9efcd0:   0000ffff6d9efd60 0000ffff78fea394
0x0000ffff6d9efce0:   00000000200f03db 0000000000000000
0x0000ffff6d9efcf0:   0000ffff6c2ec018 0000000000000000
0x0000ffff6d9efd00:   0000ffff6c7b7250 00aebfc8f212dfd8
0x0000ffff6d9efd10:   00000000f212dde8 00000000f21343b0
0x0000ffff6d9efd20:   00000000f21342f0 00000000f2134350
0x0000ffff6d9efd30:   00000000f2134368 00000000f2134380
0x0000ffff6d9efd40:   00000000f2134320 00000000f2134398
0x0000ffff6d9efd50:   00000000fca7ebc8 0000ffff77adb000
0x0000ffff6d9efd60:   0000ffff6d9f0220 0000ffff7988acb4
0x0000ffff6d9efd70:   00000000f21343c8 00000000f213a978
0x0000ffff6d9efd80:   0000ffff6d9f0220 0000ffff79952fbc
0x0000ffff6d9efd90:   00000000f213aa28 00000000f213aa68
0x0000ffff6d9efda0:   0000000000000000 00000000f213aae8
0x0000ffff6d9efdb0:   0000ffff6d9efdd0 0000ffff80d78678
0x0000ffff6d9efdc0:   0000000000000000 00000001000115f0
0x0000ffff6d9efdd0:   00000000fc391290 00000000f212e4e0
0x0000ffff6d9efde0:   00000000f212dfd8 00000000fc3a3960
0x0000ffff6d9efdf0:   00000000200eada6 0000000000000000
0x0000ffff6d9efe00:   00000000f21342e0 0000ffff6c7b7000
0x0000ffff6d9efe10:   00000000fc43c670 00000000d024ce28
0x0000ffff6d9efe20:   0000ffff6d9f0220 0000ffff799275fc
0x0000ffff6d9efe30:   00000000f212e4e0 00000000f212fb00
0x0000ffff6d9efe40:   00000000d0d14760 00000000d0d14760
0x0000ffff6d9efe50:   00000000f2131bc0 f212f75000000000
0x0000ffff6d9efe60:   0000ffff6d9f0220 0000ffff78eccdd8
0x0000ffff6d9efe70:   00000000f2131c20 00000000f212e398
0x0000ffff6d9efe80:   0000ffff6d9f0220 0000ffff79463d2c
0x0000ffff6d9efe90:   200f03db00000000 0000000100781ed8
0x0000ffff6d9efea0:   00000000f213acb0 00000000f21342e0
0x0000ffff6d9efeb0:   00000000f212e398 0000000000000000
0x0000ffff6d9efec0:   00000000f212e4e0 0000000000000000 

Instructions: (pc=0x0000ffff6c78f610)
0x0000ffff6c78f5f0:   e1 ff 00 91 1f 00 01 eb a3 02 00 54 e2 0f 42 a9
0x0000ffff6c78f600:   c0 00 00 f0 00 40 09 91 e1 ff 40 39 00 20 42 b9
0x0000ffff6c78f610:   41 68 23 38 e0 00 00 34 e0 1b 40 f9 22 00 00 b0
0x0000ffff6c78f620:   21 00 00 b0 42 80 30 91 21 e0 30 91 45 e5 ff 97 

Register to memory mapping:

R0=0x0000000000000000
R1=0x0000000000000000
R2=0x0000ffff6c2ec018
R3=0x0000000000000000
R4=0x0000000000000000
R5=0x0000000000000000
R6=0x0000ffff66b49458
R7=0x0000ffff66b49458
R8=0x0000ffff6c78f5c0
R9=0x0000ffff6c7b72c8
R10=0x0000000020002230
R11=0x00000000f212dde8
R12=0x0000ffff691637f0
R13=0x0000000020002230
R14=0x00000000f212e4e0
R15=0x00000000f213acd0
R16=0x00000001006c7770
R17=0x0000000000000000
R18=0x0000000000000001
R19=0x0000ffff6c7aa250
R20=0x0000000000000000
R21=0x00000000f212e2b0
R22=0x0000000100781ed8
R23=0x00000000f212fd60
R24=0x00000000f213a868
R25=0x00000001000016d0
R26=0x00000000f213a880
R27=0x0000000000000000
R28=0x0000ffff6c7b7000
R29=0x0000ffff6d9efcd0
R30=0x0000ffff78fea394


Stack: [0x0000ffff6d9d0000,0x0000ffff6d9f0ac8],  sp=0x0000ffff6d9efcd0,  free space=127k
Native frames: (J=compiled Java code, j=interpreted, Vv=VM code, C=native code)
C  [jna791751318727750086.tmp+0xa610]  Java_com_sun_jna_Native_setByte+0x50
J 5174  com.sun.jna.Native.setByte(Lcom/sun/jna/Pointer;JJB)V (0 bytes) @ 0x0000ffff78fea394 [0x0000ffff78fea300+0x94]
V  [libjvm.so+0x40f678]
C  0x00000000f212e4e0

Java frames: (J=compiled Java code, j=interpreted, Vv=VM code)
J 5174  com.sun.jna.Native.setByte(Lcom/sun/jna/Pointer;JJB)V (0 bytes) @ 0x0000ffff78fea398 [0x0000ffff78fea300+0x98]
J 9695 C2 com.sun.jna.Pointer.setByte(JB)V (11 bytes) @ 0x0000ffff7988acb4 [0x0000ffff7988ac80+0x34]
J 9266 C2 com.sun.jna.Pointer.setValue(JLjava/lang/Object;Ljava/lang/Class;)V (607 bytes) @ 0x0000ffff79952fbc [0x0000ffff79951ec0+0x10fc]
J 9230 C2 com.sun.jna.Structure.writeField(Lcom/sun/jna/Structure$StructField;)V (427 bytes) @ 0x0000ffff799275fc [0x0000ffff79927500+0xfc]
J 9423 C2 com.sun.jna.Structure.write()V (126 bytes) @ 0x0000ffff79463d2c [0x0000ffff79463840+0x4ec]
J 9434 C2 com.sun.jna.Structure.autoWrite()V (45 bytes) @ 0x0000ffff7904e274 [0x0000ffff7904e240+0x34]
J 9905 C1 com.sun.jna.CallbackReference$DefaultCallbackProxy.invokeCallback([Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object; (238 bytes) @ 0x0000ffff78ee17c4 [0x0000ffff78ede580+0x3244]
J 9904 C1 com.sun.jna.CallbackReference$DefaultCallbackProxy.callback([Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object; (22 bytes) @ 0x0000ffff78fa18b0 [0x0000ffff78fa1800+0xb0]
v  ~StubRoutines::call_stub

我尝试过的内容：

在JNA回调输入中用指针替换Tranx。
在Java回调方法的最后一行对结构调用clear()。
在JNA中注释完整的处理回调代码，只保留对SendSrvcResponse方法的调用并返回回调。

所有这些都会导致崩溃，没有一个是有帮助的。

一个奇怪的观察是，当在本机C代码中实现此回调时，应用程序不会中断。只有在与JNA集成时才会中断。

有人能帮我了解一下这一事件的可能原因吗？或者我怎样才能进一步调查它？

解决方案

根据您提供的代码，问题与这里的其他回调相关问题相同：由于JAVA的垃圾回收，您正在丢失TRANX的本机分配。

JNAStructure由两部分组成：(指向数据的)指针和数据本身。您尚未为TRANX提供本机typlef来确认您的JNA映射，但实例化的对象将有一个内部指针引用，指向4字节的内存分配(int unused)。

您只显示回调代码，其中TRANX已经是一个参数，这意味着您已经将其实例化以传递给回调。

如果您使用new TRANX()或new TRANX(int unused)自己分配它，则JNA已

分配了4字节的本机内存
在内部存储指向它的指针

在JNA中，附加到Structure的本机内存作为垃圾收集过程的一部分被自动释放。这是回调的常见问题，因为您通常不控制回调返回的时间，因此会出现以下顺序：

在Java中创建对象(分配TRANX结构在内部跟踪指针所指向的本机4字节)
将TRANX对象传递给回调
传递对象后，Java立即不再需要自己的对象；它是不可访问的，因此有资格进行垃圾回收
发生GC时，本机4字节作为进程的一部分被释放
回调中的TRANX对象在内部仍有指针，但它现在指向不再分配的内存，从而导致SIGSEGV(或无效内存访问错误，或由另一个线程分配内存时出现奇怪症状，或其他未定义的行为)。

该问题的解决方案是跟踪与TRANX关联的内存。

如果您自己分配它，请保留对TRANX对象的引用，以防止它无法到达。
- 这通常需要在您确定回调将被处理之后访问TRANX结构
- 在JDK9+中，ReachabilityFence可用于此。
- 在JDK8中，您应该以某种方式操作类(例如，从类中读取值，或对其调用toString等)。
如果您使用本机分配并使用从本机API返回的peer值创建指针，则读取API以确定何时释放该内存。

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