C、C++、Java？Java Native Interface(JNI)特辑——C反射java函数
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java反射机制回顾
在上篇特辑中我们回顾了C语言的基本内容，这次我们正式聊聊JNI。在此之前我觉得有必要回顾一下java的反射机制。
关于java反射机制的基本概念及API我就不重复了，百度讲的比我好。简单的来说，反射机制指的是程序在运行时能够获取自身的信息。在java中，只要给定类的名字， 那么就可以通过反射机制来获得类的所有信息。
为什么要用反射机制？直接创建对象不就可以了吗，这就涉及到了动态与静态的概念：
静态编译：在编译时确定类型，绑定对象,即通过。
动态编译：运行时确定类型，绑定对象。动态编译最大限度发挥了java的灵活性，体现了多态的应用，有以降低类之间的藕合性。一句话，反射机制的优点就是可以实现动态创建对象和编译，体现出很大的灵活性，特别是在J2EE的开发中它的灵活性就表现的十分明显。比如，一个大型的软件，不可能一次就把把它设计的很完美，当这个程序编译后，发布了，当发现需要更新某些功能时，我们不可能要用户把以前的卸载，再重新安装新的版本，假如
这样的话，这个软件肯定是没有多少人用的。采用静态的话，需要把整个程序重新编译一次才可以实现功能的更新，而采用反射机制的话，它就可以不用卸载，只需要在运行时才动态的创建和编译，就可以实现该功能。
它的缺点是对性能有影响。使用反射基本上是一种解释操作，我们可以告诉JVM，我们希望做什么并且它满足我们的要求。这类操作总是慢于只直接执行相同的操作。
JNI开发流程
我们开发的宗旨是不依赖任何开发工具，所以我们eclipse创建安卓工程，使用命令行编译C代码，虽然不太方便但这是一种通用的方式，不依赖开发工具，不管是androidStudio、还是eclipse都可以使用。
我们在工程目录下创建了jni文件夹，并创建了fork.c文件、Application.mk文件、Android.mk文件，内容暂时不实现。
新建MyJni类，我们声明了两个本地方法getJninumber、Calljni。注意本地方法使用native关键字，内容在C代码的对应函数中现。System.loadLibrary("fork");作用是加载本地.so链接库(我们在jni中的C代码编译后会生成.so本地代码，这是交叉编译的概念：在一个平台上去编译另一个平台上可以执行的本地代码。我们的工程最终调用的并非是C文件，而是.so本地代码)。
在MainActivity中我们在Button的点击事件中调用了我们上面声明的native方法并接收了相应的返回值在ToString方法中将int[]转化为String，由于过程简单这里不再上图。
Android.mk解析
接下来我们单独聊聊jni目录下的Android.mk文件。Android.mk如果是底层开发的工程师一定再熟悉不过了，基本概念依然是留你自己百度去吧。通俗简单的说就是告诉编译器.c的源文件在什么地方,要生成的编译对象的名字是什么。
LOCAL_PATH := $(call my-dir)
每个Android.mk文件必须以定义LOCAL_PATH为开始。它用于在开发tree中查找源文件。
宏my-dir 则由Build System提供。返回包含Android.mk的目录路径。
include $(CLEAR_VARS)
CLEAR_VARS 变量由Build System提供。并指向一个指定的GNU Makefile，由它负责清理很多LOCAL_xxx.
例如：LOCAL_MODULE, LOCAL_SRC_FILES, LOCAL_STATIC_LIBRARIES等等。但不清理LOCAL_PATH.
这个清理动作是必须的，因为所有的编译控制文件由同一个GNU Make解析和执行，其变量是全局的。所以清理后才能避免相互影响。
LOCAL_MODULE := fork
LOCAL_MODULE模块必须定义，以表示Android.mk中的每一个模块。名字必须唯一且不包含空格。
Build System会自动添加适当的前缀和后缀。例如，fork，要产生动态库，则生成libfork.so. 但请注意：如果模块名被定为：libfork.则生成libfork.so. 不再加前缀。简单来说就是指定了生成的动态链接库的名字。
LOCAL_SRC_FILES := fork.c
LOCAL_SRC_FILES变量必须包含将要打包如模块的C/C++ 源码。
不必列出头文件，build System 会自动帮我们找出依赖文件。
缺省的C++源码的扩展名为.cpp. 也可以修改，通过LOCAL_CPP_EXTENSION。
简单来说就是指定了C的源文件叫什么名字。
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
BUILD_SHARED_LIBRARY：是Build System提供的一个变量，指向一个GNU Makefile Script。它负责收集自从上次调用include $(CLEAR_VARS)后的所有LOCAL_XXX信息。并决定编译为什么。
BUILD_STATIC_LIBRARY：编译为静态库。
BUILD_SHARED_LIBRARY：编译为动态库。
BUILD_EXECUTABLE：编译为Native C可执行程序。
Application.mk解析
Application.mk是用来描述你的应用程序需要哪些模块，以及这些模块所要具有的一些特性。
Application.mk文件一般是放在$PROJECT/jni/目录下的（$PROJECT代表你所写程序的项目目录），这样ndk-build命令可以自动搜索到它。当然，Application.mk文件其实是可选的。默认情况下，如果ndk-build命令找不到Application.mk文件的话，就会使用如下规则进行编译：
1）会编译全部在Android.mk文件中列出的模块；
2）对于所有模块，NDK编译系统会根据“armeabi” ABI来生成机器代码，即指令集是ARMv5TE。
具体来说，Application.mk文件中，可以包含对下面几个变量的定义：
APP_PROJECT_PATH
APP_MODULES
APP_OPTIM
APP_CFLAGS
APP_CPPFLAGS
APP_CXXFLAGS
APP_BUILD_SCRIPT
APP_ABI
这里我们只用到了APP_ABI默认情况下，NDK编译系统会根据“armeabi” ABI来生成机器代码，即一个使用ARMv5TE指令集并且支持软件浮点操作的CPU。
你可以通过定义APP_ABI变量来选择一个不同的ABI。这里我们使用了all,表示我们选择编译全平台的机器代码，也可以有针对的写x86则会只编译x86平台处理器的代码。
编写C代码
我们在MyJni类中声明了两个本地方法，所以我们的C代码需要新建两个函数对应java的本地方法。本地函数命名规则: 返回值 Java_包名_类名_本地方法名。按照此命名规则我们当然是可以创建对应的函数的，可是如果java本地方法数量过多，这时候就需要生成.h头文件来完成函数的声明。
首先我们进入项目工程的src目录下，输入javah命令系统有相应的提示，我们选择-jni生成JNI样式的标头文件，最后接上java本地方法所在类的全类名即可在项目src目录下生成头文件xxx.h。
在头文件中我们发现，java本地方法对应的函数名已经帮我们生成好了，我们只需要拷贝到C文件中作为我们的函数即可。
我们来到C代码,这是java本地方法getJninumber所对应的函数。我们发现有三个值：JNIEnv*、jclass、jintArray,这都是啥呢？别急我们一个一个聊。
首先注意到我们引入了这个函数包，jni.h其实是我们android开发中NDK开发包提供的（详细目录android-ndk-r9d\platforms\android-19\arch-arm\usr\include\jni.h）。
我们打开jni.h源码找到JNIEnv所定义的位置，#if defined(_cplusplus)意思是如果是C++文件则JNIEnv是_JNIEnv的自定义类型，#else否则JNIEnv 是JniNativeInterface这个结构体的一级指针！由于我们是C代码文件所以是后者。
回到我们的C代码中JNIenv* env，实际上就是JniNativeInterface这个结构体的二级指针。我们通过（*env）就可以方便的调用JniNativeInterface结构体中定义的函数指针。
接下来我们追踪第二个参数jclass,发现在源码中jclass其实是jobject的自定义类型，jobject又是void*的自定义类型。调用本地方法的java对象就是这个jobject，在这里我们的本地方法的java对象是MyJni，所以jclass就是MyJni类的实例对象。
最后一个参数jintArray实际上和上一个类似，它是jarray的自定义类型，最终也是void*。在这里jintArray对应我们java本地方法getJninumber传入的int[]数组。
明白了函数的三个参数后我们要开始实现我们的函数逻辑，我们需要将java中传入的int[]数组处理更改后给它作为jintArray返回。
我们通过（*env）可以直接调用结构体中的GetArrayLength函数，函数接收JNIEnv*和jintArray类型的参数返回数组的长度,jsize实际上是int的自定义类型。
通过GetIntArrayElements函数获取array数组的指针，最后一个参数传布尔值标志数组是否被复制。这里我们并不关心，所以传NULL。
数组长度有了，指针有了，我们遍历数组，通过指针位运算更改了数组中每一个元素的值（+10），最终return回去。
运行ndk-build即可开始编译C程序，编译完成后可在libs文件夹下看到编译完成的.so动态链接库。（前提是你已经配置了NDK环境变量）
在点击事件中我们调用了getJninumber传入int[]{1,2,3,4,5}数组，并接收了返回值然后吐司。完成了一次java传入数据给C处理后返回java的操作。
C函数反射调用java方法
接下来我们聊聊下一个函数Calljni的实现,看看他是如何实现回掉java方法的。
JniCallMe便是C函数Calljni需要回掉的java方法，它在MainActivity中定义。
这是我们Calljni函数的实现，一起来看看：
找到字节码对象，在java中万物皆对象Class也是对象，我们需要反射的方法在MainActivity中，所以我们需要获取MainActivit的Class对象。当然JniNativeInterface这个结构体帮我们定义好了对应的函数，我们只需要调用FindClass函数，最后一个参数是我们的Class的全路径用斜杠隔开即可。
找到方法所在类的对象，我们的方法定义在MainActiviy中，所以我们需要获取MainActiviy对象，注意本函数的第二个参数jclass obj并不能直接使用，因为它是native方法所在类的对象即是MyJni类的对象，并不是我们要的！通过AllocObject函数，最后一个参数把第一步获取MainActivit的Class对象传入即可。
获取方法对象，通过GetMethodID函数，最后两个参数传入方法的名称、方法签名（由于java的方法允许重载，GetMethodID函数需要通过方法签名才能区分，怎么查看方法签名？我们晚点聊）。
最后一步，反射java方法，CallVoidMethod函数可以帮我们做到，它是针对无返回值的java方法反射，传入env、MainActivity对象、方法对象、还有java方法的形参...这里我们传入int值6。
至此，函数就编写完成，我们在Button点击事件中调用Calljni本地方法，C函数便会反射JniCallMe方法并传入形参6完成控制台打印。
为什么Toast会崩溃
细心的小伙伴发现我为啥把Toast注释了改用控制台输出？
因为会报错！！！通过log我们发现是空指针异常，Context对象为Null。可是我们明明通过MainActivity.this传入Cantext。
原因是这样，由于我们在C函数中第2步通过AllocObject函数获取的MainActiviy对象其实是new出来的。Android程序与Java程序不一样，并不是随随便便写一个类，在main()方法里面就能运行。Android是基于组件化设计的，组件的运行需要一套完整的Android的环境的，在这个环境下Activity,Service才能运行，而这些组件不能以new的方式创建实例，它需要相应的上下文环境，也就是我们Context。可以说Context是这些Android组件运行的一个核心类。所以我们并不能获取到Context对象，从而导致了空指针异常。
方法签名
在上面的GetMethodID函数中的最后一个参数需要传入方法签名，那么方法签名应该如何获取？
在命令行进入项目的bin\classes目录运行javap,会看到有帮助提示，我们输入javap -s 方法所在的全类名 即可看到方法签名。复制到代码中即可。
至此本篇所聊的内容都结束了，下篇我们来聊聊关于使用JNI调用cfork子进程的话题。
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