JNI知识总结

程序员 · 2024-9-19 16:30:12

概念

JNI：Java本地调用，是Java Native Interface的缩写。JNI是一种技能，可以做到以下两点：

Java步调中的函数可以调用Native语言写的函数，Native一样平常指的是C/C++编写的函数。
·Native步调中的函数可以调用Java层的函数，也就是在C/C++步调中可以调用Java的函数。

为什么须要jni

C/C++语言已经有了许多成熟的模块，Java只须要直接调用即可。尚有一些寻求服从和速率的场所，须要Native参与。
Java语言是平台无关，但是承载Java世界的假造机是用Native语言写的，而假造机又运行在详细平台上，以是假造机本身无法做到平台无关，JNI技能可以针对Java层屏蔽差别操作系统之间的差别，如许就可以或许实现平台无关特性。

基本使用

在Java代码内里声明Native方法原型，好比

public native String stringFromJNI();

java静态代码加载so库（ JNI层必须实现为动态库的情势，如许Java假造机才华加载它并调用它的函数）

static { System.loadLibrary("JniDemo"); }JniDemo是JNI库的名字。实际加载动态库的时候会拓展成libJniDemo.so，在Windows平台上将拓展为JniDemo.dll。

java代码调用native函数

public class MainActivity extends AppCompatActivity { // Used to load the 'JniDemo' library on application startup. static { System.loadLibrary("JniDemo"); } private ActivityMainBinding binding; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); binding = ActivityMainBinding.inflate(getLayoutInflater()); setContentView(binding.getRoot()); // Example of a call to a native method TextView tv = binding.sampleText; tv.setText(stringFromJNI()); // java代码调用native函数 } /** * A native method that is implemented by the 'JniDemo' native library, * which is packaged with this application. */ public native String stringFromJNI();}

在C/C++代码内里声明JNI方法原型并实现

extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALLJava_com_example_JniDemo_MainActivity_stringFromJNI( JNIEnv* env, jobject /* this */) { std::string hello = "Hello from C++"; return env->NewStringUTF(hello.c_str());}

extern "C"根据须要动态添加，如果是C++代码，则必须要添加extern “C”声明，如果是C代码，则不消添加。（extern "C"的重要作用就是为了可以或许精确实现C++代码调用其他C语言代码。加上extern "C"后，会指示编译器这部门代码按C语言的举行编译，而不是C++的。）
JNIEXPORT 这个关键字分析这个函数是一个可导出函数，C/C++ 库内里的函数有些可以直接被外部调用，有些不可以，缘故起因就是每一个C/C++库都有一个导出函数列表，只有在这个列表内里的函数才可以被外部直接调用，类似Java的public函数和private函数的区别。 JNI层必须实现为动态库的情势，如许Java假造机才华加载它并调用它的函数。
分析这个函数是一个JNI函数，用来宁静常的C/C++函数举行区别，实际发现不加这个关键字，Java也是可以调用这个JNI函数的。
jstring 这个函数的返回值是jstring
Java_com_example_JniDemo_MainActivity_stringFromJNI(JNIEnvenv, jobject thiz)这是完备的JNI函数声明，JNI函数名的原型如下：
Java_ + JNI方法地点的完备的类名，把类名内里的”.”更换成”_” + 真实的JNI方法名，这个方法名要和Java代码内里声明的JNI方法名一样+ JNI函数必须的默认参数(JNIEnv env, jobject thiz)， env参数是一个指向JNIEnv函数表的指针，thiz参数代表的就是声明这个JNI方法的Java类的引用

JNI调用流程

通过原生Android代码分析流程
java： MediaCrypto.java
jni：android_media_MediaCrypto.cpp
MediaCrypto.java 部门代码 99 private static native final void native_init(); //声明一个native函数。native为Java的关键字，表现它将由JNI层完成。100 101 102 104 static {105 System.loadLibrary("media_jni"); //加载对应的JNI库，media_jni是JNI库的名字106 native_init(); //调用 jni native_init函数107 }108

加载JNI库
Java要调用Native函数，就必须通过一个位于JNI层的动态库才华做到。加载动态库的机遇原则上是在调用native函数前，任何时候、任何地方加载都可以。通行的做法是，在类的static语句中加载，通过调用System.loadLibrary方法就可以了。
Java的native函数
从上面代码中可以发现，native_init函数前有Java的关键字native，它表现这两个函数将由JNI层来实现。、
只要完成下面两项工作就可以使用JNI了：
· 1. 加载对应的JNI库。
· 2. 声明由关键字native修饰的函数。

android_media_MediaCrypto.cpp  部门代码 static void android_media_MediaCrypto_native_init(JNIEnv *env) {  //这个函数是native_init的JNI层实现。160    jclass clazz = env->FindClass("android/media/MediaCrypto");161    CHECK(clazz != NULL);162  163    gFields.context = env->GetFieldID(clazz, "mNativeContext", "J");164    CHECK(gFields.context != NULL);165  }android_media_MediaCrypto_native_init是native_init的jni 层实现， java层和native层须要将这2个函数绑定形成关联关系，系统才华找到它们，也就是接下来要说的注册.
注册

动态注册

在JNI技能中，用JNINativeMethod的布局来纪录对应关系，其界说如下
typedef struct { const char* name;    //Java中native函数的名字，不消携带包的路径。比方“native_init“。 const char* signature;//Java函数的署名信息，用字符串表现，是参数类型和返回值类型的组合。 void*    fnPtr;  //JNI层对应函数的函数指针，留意它是void*类型。} JNINativeMethod;怎样使用这个数据布局呢，看下对应 android_media_MediaCrypto.cpp 文件代码
6  static const JNINativeMethod gMethods[] = {307    { "release", "()V", (void *)android_media_MediaCrypto_release },308    { "native_init",  Java中native函数的函数名。             "()V",  native_init署名信息，后面再做先容             (void *)android_media_MediaCrypto_native_init //JNI层对应函数指针。          }, 310  312    ...324  };325  326  int register_android_media_Crypto(JNIEnv *env) { //注册JNINativeMethod数组327    return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env,328                "android/media/MediaCrypto", gMethods, NELEM(gMethods));329  }

界说一个JNINativeMethod数组，其成员就是全部native函数的逐一对应关系。
注册JNINativeMethod数组 registerNativeMethods .第二个参数表明是Java中的哪个类
AndroidRunTime类提供了一个registerNativeMethods函数来完成注册工作,实际上是调用JNIEnv的RegisterNatives函数完成注册的

int jniRegisterNativeMethods(JNIEnv* env, const char* className,320 const JNINativeMethod* methods, int numMethods)321 {322 ALOGV("Registering %s's %d native methods...", className, numMethods);323 jclass clazz = (*env)->FindClass(env, className);324 ALOG_ALWAYS_FATAL_IF(clazz == NULL,325 "Native registration unable to find class '%s'; aborting...",326 className);327 int result = (*env)->RegisterNatives(env, clazz, methods, numMethods);328 (*env)->DeleteLocalRef(env, clazz);329 ...347 }注册函数register_android_media_Crypto调用机遇
1463 jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* /* reserved */)1464 {1465 JNIEnv* env = NULL;1466 jint result = -1;1467 1468 if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {1469 ALOGE("ERROR: GetEnv failed\n");1470 goto bail;1471 }1472 assert(env != NULL);1473 1474 if (register_android_media_ImageWriter(env) != JNI_OK) {1475 ALOGE("ERROR: ImageWriter native registration failed");1476 goto bail;1477 } ...1554 if (register_android_media_Crypto(env) < 0) {1555 ALOGE("ERROR: MediaCodec native registration failed");1556 goto bail;1557 } }当Java层通过System.loadLibrary加载完JNI动态库后，紧接着会查找该库中一个叫JNI_OnLoad的函数，如果有，就调用它，而动态注册的工作就是在这里完成的。以是，如果想使用动态注册方法，就必须要实现JNI_OnLoad函数，只有在这个函数中，才偶然机完成动态注册的工作
静态注册

静态注册是根据函数名来找对应的JNI函数，它要求JNI层函数的名字必须依照特定的格式，函数名规则如下
Java_ + JNI方法地点的完备的类名，把类名内里的”.”更换成”_” + 真实的JNI方法名，这个方法名要和Java代码内里声明的JNI方法名一样+ JNI函数必须的默认参数(JNIEnv* env, jobjectthiz)
//native_init对应的JNI函数
//Java层函数名中如果有一个”_”的话，转换成JNI后就酿成了”_l”。JNIEXPORT void JNICALL Java_android_media_MediaCrypto_native_1init(JNIEnv* env, jclass thiz); 当Java层调用native_init函数时，它会从对应的JNI库查找Java_android_media_MediaCrypto_native_linit，如果没有，就会报错。如果找到，则会为这个native_init和Java_android_media_MediaCrypto_native_linit创建一个关联关系，着实就是生存JNI层函数的函数指针。以后再调用native_init函数时，直接使用这个函数指针就可以了，固然这项工作是由假造机完成的。
对应的jni头文件可以手写，不外比力贫苦，可以使用 javah工具自动生成

先编写Java代码，然后编译生成.class文件。
使用Java的工具步调javah，如javah–o output packagename.classname ，如许它会生成一个叫output.h的JNI层头文件。此中packagename.classname是Java代码编译后的class文件，而在生成的output.h文件里，声明白对应的JNI层函数，只要实现内里的函数即可。头文件的名字一样平常都会使用packagename_class.h的样式，比方MediaCrypto对应的JNI层头文件就是android_media_MediaCrypto.h

弊端：

编译全部声明白native函数的Java类，每个生成的class文件都得用javah生成一个头文件。
javah生成的JNI层函数名特别长，书写起来很不方便。
初次调用native函数时要根据函数名字搜刮对应的JNI层函数来创建关联关系，如许会影响运行服从。

jdk10已经移除javah工具，相应的功能已经集成到javac中，你可以试试javac -h替换javah。
数据类型

在Java中调用native函数通报的参数是Java数据类型，这些参数类型到了JNI层会酿成JNI对应的数据类型
Java数据类型分为基本数据类型和引用数据类型两种，JNI层也是区别对待这二者的。
基本数据类型转换关系表

引用类型对照表

除了Java中基本数据类型的数组、Class、String和Throwable外，其余全部Java对象的数据类型在JNI中都用jobject表现。
静态JNI方法和实例JNI方法参数区别

extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALLJava_com_example_JniDemo_MainActivity_stringFromJNI( JNIEnv* env, jobject /* this */) { std::string hello = "Hello from C++"; return env->NewStringUTF(hello.c_str());}extern "C"JNIEXPORT jstring JNICALLJava_com_example_JniDemo_MainActivity_stringFromJNI2(JNIEnv *env, jclass clazz) { // TODO: implement stringFromJNI2()}平常的JNI方法对应的JNI函数的第二个参数是jobject类型，而静态的JNI方法对应的JNI函数的第二个参数是jclass类型
JNIEnv的认识

概念

在JNI世界里离不开JNIEnv，JNIEnv是一个和线程相干的，代表JNI情况的布局体

JNIEnv提供了一些JNI系统函数，通过这些函数可以

调用Java函数【jni层调用java层】
操作jobject对象等许多事变【jni层调用native】

JNIEnv，是一个和线程有关的变量。线程A有一个JNIEnv，线程B有一个JNIEnv。由于线程相干，以是不能在线程B中使用线程A的JNIEnv布局体。当背景线程收到一个网络消息，须要由Native层函数自动回调Java层函数时，JNIEnv是从何而来呢？根据前面的先容可知，我们不能生存别的一个线程的JNIEnv布局体，然后把它放到背景线程中来用。
前面提到过JNI_OnLoad函数，第一个参数是JavaVM,它是假造机在JNI层的代表。岂论查抄中多少个线程，JavaVM独此一份，在任意地方都可以使用它。
如果我们须要在其他线程访问JVM，那么必须先调用AttachCurrentThread将当前线程与JVM举行关联，然后才华得到JNIEnv对象。
JavaVMAttachArgs args = {JNI_VERSION_1_4, NULL, NULL};JavaVM* vm = AndroidRuntime::getJavaVM();int result = vm->AttachCurrentThread(&env, (void*) &args);固然，我们在须要时须要调用DetachCurrentThread来解除链接。
JavaVM* vm = AndroidRuntime::getJavaVM();int result = vm->DetachCurrentThread();使用

通过JNIEnv操作jobject

Java的引用类型除了少数几个外，终极在JNI层都用jobject来表现对象的数据类型，操作jobject的本质是操作这些对象的成员变量和成员函数
JNI规则中，用jfieldID 和jmethodID 来表现Java类的成员变量和成员函数
通过JNIEnv的下面两个函数可以得到：
jfieldID GetFieldID(jclass clazz,const char*name, const char *sig);jmethodID GetMethodID(jclass clazz, const char*name,const char *sig);

jclass代表Java类（成员函数和成员变量都是类的信息）
name表现成员函数或成员变量的名字
sig为这个函数和变量的署名信息

static void android_media_MediaCrypto_native_init(JNIEnv *env) {160 jclass clazz = env->FindClass("android/media/MediaCrypto");161 CHECK(clazz != NULL);162 163 gFields.context = env->GetFieldID(clazz, "mNativeContext", "J");164 CHECK(gFields.context != NULL);165 }

先找到android/media/MediaCrypto类在JNI层中对应的jclass实例
取出MediaCrypto类中变量mNativeContext的jfieldID
将变量mNativeContext的jfieldID 生存起来，由于每次操作jobject前都去查询jmethoID或jfieldID的话将会影响步调运行的服从

接下来就是使用
static sp<JCrypto> setCrypto(142 JNIEnv *env, jobject thiz, const sp<JCrypto> &crypto) {143 sp<JCrypto> old = (JCrypto *)env->GetLongField(thiz, gFields.context);144 if (crypto != NULL) {145 crypto->incStrong(thiz);146 }147 if (old != NULL) {148 old->decStrong(thiz);149 }150 env->SetLongField(thiz, gFields.context, (jlong)crypto.get());151 152 return old;153 }

调用JNIEnv的GetLongField函数，第一个是代表MediaCrypto的jobject对象，第二个参数是mNativeContext的jfieldID
通过JNIEnv输出的GetLongField，再把jobject和jMethodID（如果对应参数）传进去，JNI层就可以或许调用Java对象的字段了！

实际上JNIEnv输出了一系列类似GetLongField的函数，情势如下：
//得到fieldID后，可调用Get<type>Field系列函数获取jobject对应成员变量的值。
NativeType Get<type>Field(JNIEnv *env,jobject obj,jfieldID fieldID)
//大概调用Set<type>Field系列函数来设置jobject对应成员变量的值。
void Set<type>Field(JNIEnv *env,jobject obj,jfieldID fieldID,NativeType value)
//下面我们列出一些到场的Get/Set函数。
GetObjectField() SetObjectField()
GetBooleanField() SetBooleanField()
如果想调用Java中的static 字段，则用JNIEnv输出的GetStatic<Type>Field系列函数。
同理通过JNIEnv操作jobject的成员函数和字段类似
情势如下：
NativeType Call<type>Method(JNIEnv *env,jobject obj,jmethodID methodID, ...)
调用Java中的static函数
JNIEnv输出的CallStatic<Type>Method系列函数
jstring

Java中的String也是引用类型，不外由于它的使用非常频仍，以是在JNI规范中单独创建了一个jstring类型来表现Java中的String类型。Java中的String包罗许多成员函数，但是jstring是一种独立的数据类型，并没有提供成员函数供操作。
操作jstring得依靠JNIEnv提供的资助。
可以把一个jstring对象当作是Java中String对象在JNI层的代表，也就是说，jstring就是一个Java String

C/C++字符串转JNI字符串
NewString函数用来生成Unicode JNI字符串
NewStringUTF函数用来生成UTF-8 JNI字符串
JNI字符串转C/C++字符串
GetStringChars函数用来从jstring获取Unicode C/C++字符串
GetStringUTFChars函数用来从jstring获取UTF-8 C/C++字符串
如果在代码中调用了上面几个函数，在做完相干工作后，就都须要调用
ReleaseStringChars或ReleaseStringUTFChars函数对应地开释资源，否则会导致JVM内存走漏。

JNI类型署名

动态注册中的数组信息
static const JNINativeMethod gMethods[] = {307 { "release", "()V", (void *)android_media_MediaCrypto_release },308 { "native_init", "()V", (void *)android_media_MediaCrypto_native_init },309 310 { "native_setup", "([B[B)V",311 (void *)android_media_MediaCrypto_native_setup },312 313 { "native_finalize", "()V",314 (void *)android_media_MediaCrypto_native_finalize },315 316 { "isCryptoSchemeSupportedNative", "([B)Z",317 (void *)android_media_MediaCrypto_isCryptoSchemeSupportedNative },318 319 { "requiresSecureDecoderComponent", "(Ljava/lang/String;)Z",320 (void *)android_media_MediaCrypto_requiresSecureDecoderComponent },321 322 { "setMediaDrmSession", "([B)V",323 (void *)android_media_MediaCrypto_setMediaDrmSession },324 };(void *)android_media_MediaCrypto_native_init 为函数native_init的署名信息，由参数类型和返回值类型共同构成
格式为：
(参数1类型标示参数2类型标示...参数n类型标示)返回值类型标示

括号内是参数类型的标示，最右边是返回值类型的标示，
当参数的类型是引用类型时，其格式是”L包名;”（标示末了有一个“;”），此中包名中的”.”换成”/”
如果Java类型是数组，则标示中会有一个“[”

由于Java支持函数重载，也就是说，可以界说同名但差别参数的函数。但仅仅根据函数名，是没法找到详细函数的。为了办理这个题目，JNI技能中就使用了参数类型和返回值类型的组合，作为一个函数的署名信息，有了署名信息和函数名，就能很顺遂地找到Java中的函数了。
类型标示表现表

署名信息可以通过以下几种方式获取：

对照java函数手写署名，不外轻易写错
通过AndroidStudio 新建C++工程自动生成
通过javap工具，javap –s -p xxx，此中xxx为编译后的class文件，s表现输出内部数据类型的署名信息，p表现打印全部函数和成员的署名信息，而默认只会打印public成员和函数的署名信息。

垃圾接纳

Java中创建的对象末了是由垃圾接纳器来接纳和开释内存的（引用计数和可达性）
JNI层使用save_thiz = thiz 如许的语句，是不会增长引用计数的

从上面2条结论可得知，当jni层通过赋值 “=” 生存Java层传入的jobject对象，在某个对象调用时，java层大概已经开释对象
但是JNI规范已很好地办理了这一题目，JNI技能一共提供了三种类型的引用，它们分别是：

Local Reference：本地引用。在JNI层函数中使用的非全局引用对象都是Local Reference。它包罗函数调用时传入的jobject、在JNI层函数中创建的jobject。LocalReference最大的特点就是，一旦JNI层函数返回，这些jobject就大概被垃圾接纳。
如果不调用DeleteLocalRef，pathStr将在函数返回后被接纳；如果调用DeleteLocalRef的话，pathStr会立刻被接纳。
Global Reference：（env->NewGlobalRef(client)) ）全局引用，这种对象如不自动开释，就永世不会被垃圾接纳，调用DeleteGlobalRef开释这个全局引用。
Weak Global Reference：弱全局引用，一种特别的GlobalReference，在运行过程中大概会被垃圾接纳。以是在步调中使用它之前，须要调用JNIEnv的IsSameObject判断它是不是被接纳了。

JNI常用函数

参考 https://blog.csdn.net/qinjuning/article/details/7595104
非常处理处罚

当JNI函数调用的Java方法出现非常的时候，并不会影响JNI方法的实验，但是我们并不保举JNI函数忽略Java方法出现的非常继承实验，如许大概会带来更多的题目。我们保举的方法是，当JNI函数调用的Java方法出现非常的时候，JNI函数应该公道的制止实验代码。

ExceptionOccurred函数用来判断JNI函数调用的Java方法是否出现非常
ExceptionClear函数用来扫除JNI函数调用的Java方法出现的非常
Java代码:

JNI代码：

JNI通过ThrowNew函数抛出Java类型的非常

参考文章

JNI完全指南
深入明白JNI
JNI根本语法

JNI知识总结

所属分类: 问答交流

新帖推荐: 30日

推荐作品