Linux环境下JNI顺序调用socket与bind方法失败报errno22问题

问题描述 #

我尝试在Linux机器上通过JNI建立socket连接。若将Java_Socket_socket与Java_Socket_bind的逻辑合并到同一个C函数中，JNI调用可正常运行，但按顺序分别调用两个方法时则无法正常工作。
以下是我的实现代码：

Native层C代码 #

#include <jni.h>        // JNI header provided by JDK
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include "Socket.h"   // Generated

JNIEXPORT jint JNICALL Java_Socket_socket(JNIEnv *env, jobject thisObj) {
    int sockfd;

    if ((sockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
        printf("socket creation failed...\n");
        return (jint)-1;
    } else {
        printf("Socket successfully created..\n");
        printf("Socket descriptor: %d\n", sockfd);
        return (jint) sockfd;
    }
}

JNIEXPORT jint JNICALL Java_Socket_bind(JNIEnv *env, jobject thisObj, jint sockfd, jint port) {
    struct sockaddr_in servaddr;
    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));

    int c_sockfd = (int) sockfd;
    short int c_port = (int) port;

    printf("socket binding sockfd - %d, port - %d\n", c_sockfd, c_port);

    // assign IP, PORT
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port = htons(c_port);
    printf("htons - %d\n", htons(c_port));


    int one = 1;
    int res = setsockopt(c_sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &one, sizeof(one));
    res = setsockopt(c_sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &one, sizeof(one));
    if (res < 0) {
        perror("setsockopt");
    }

    printf("sizeof - %d\n", sizeof(servaddr));

    if (fcntl(c_sockfd, F_GETFD) != -1 || errno != EBADF) {
        printf("fd is valid\n");
    } else {
        printf("fd is invalid\n");
    }

    // Binding newly created socket to given IP and verification
    if ((bind(sockfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr))) != 0) {
        printf("socket bind failed...\n");
        printf("Error code: %d\n", errno);
        return (jint)-1;
    }
    else {
        printf("Socket successfully binded..\n");
        return (jint)0;
    }
}

Java侧代码 #

public class Socket {
    static {
        System.load(".../libsocket.so");
    }

    private native int socket();

    private native int bind(int sockFd, int port);

    public static void main(String[] args) {
        var socket = new Socket();
        int sockFd = socket.socket();
        System.out.println("sockFd " + sockFd);
        int bind = socket.bind(sockFd, 9900);
        System.out.println("Bind " + bind);
    }
}

运行输出 #

Socket descriptor: 4
socket binding sockfd - 4, port - 9900
htons - 44070
sizeof - 16
fd is valid
socket bind failed...
Error code: 22

若将上述逻辑改写为纯C程序，通过gcc编译后直接运行（执行gcc ... && a.out）不会产生任何错误。请问该问题的产生原因是什么？是否有可能是两次JNI调用间隙文件描述符被关闭导致的？ #

答案 #

首先排除文件描述符被关闭的可能：如果fd被关闭，bind会返回错误码EBADF（数值为9），和你拿到的22完全不符。
错误码22对应EINVAL，含义是传入参数无效，核心原因是socket创建时指定的地址族和bind时传入的地址结构的地址族不匹配：

• 你在Java_Socket_socket中创建socket用的参数是AF_UNIX，这是Unix域套接字，用于本地进程间通信，使用sockaddr_un结构存储地址
• 但在Java_Socket_bind中填充的是IPv4套接字专用的sockaddr_in结构，指定的地址族是AF_INET
  给AF_UNIX类型的socket传入AF_INET的地址结构调用bind，内核会直接判定参数非法返回EINVAL。

为什么合并函数/纯C代码运行正常 #

你写纯C测试、或者把两个逻辑合并到同一个JNI函数时，大概率是把socket创建的参数写成了AF_INET，和bind时的地址族匹配，所以不会报错。分开写JNI代码时误写为AF_UNIX才触发了问题。

其他代码问题 #

• fd有效性判断逻辑完全错误：

  // 原逻辑：只要fcntl不返回-1，或者errno不是EBADF就判定fd有效，条件写反
  if (fcntl(c_sockfd, F_GETFD) != -1 || errno != EBADF)
  

  正确逻辑是fcntl返回值不为-1时fd才有效，原写法哪怕fd无效，只要errno不是EBADF就会误判为有效，所以打印的"fd is valid"没有参考价值。
• 端口类型转换有隐患：你把jint类型的端口号强转为有符号short int，如果传入端口大于32767会溢出，应该用uint16_t类型存储端口。
• 连续两次调用setsockopt设置SO_REUSEADDR属于冗余代码，没有实际意义。

修复方法 #

把socket创建行的AF_UNIX改为AF_INET即可：

// 修改前
sockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)
// 修改后
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)

重新编译动态库后就能正常运行。 #

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Tipok