JNI开发笔记三之动态注册

前言

这几天在研究android的源码时，顺便看了它的jni部分，发现它的注册本地方法的方式和自己记录的笔记不一样，而且还用了一个叫JNINativeMethod结构体。不懂。通过各种百度和Google，找到了关于这方面知识的介绍。之前的两篇文章介绍的都是通过静态方式注册本地方法，而android源码中采用地是动态注册，那么问题来了，采用动态注册有什么优势？或者说采用静态注册有什么弊端？
在邓凡平著的《深入理解Android(卷1)》一书中有对采用静态注册本地方法的弊端详细地分析：

1､需要编译所有声明了native方法的Java类，每个所生成的class文件 都得用javah生成一个头文件。
2、javah生成的JNI层函数名特别长，书写起来很不方便。
3、初次调用native函数时要根据函数名字搜索对应用JNI层函数来建立关联关系，这样会影响运行效率。

动态注册原理

上文中有提到一个构念：JNINativeMethod。它是一个结构体，用来记录Java native方法和JNI函数一一对应的关系，在jni.h中可以看到这个结构体定义的方式：

typedef struct {  
       //Java中native方法的名称，不用携带包的路径            
       const char* name;   
       //Java方法的签名信息，用字符串表示，是参数类型和返回值类型的组合    
       const char* signature; 
       //JNI层对应函数的函数指针，注意它是void*类型           
       void*       fnPtr;
} JNINativeMethod;

JNI层代码

根据android源码中注册方式，依葫芦画瓢，用动态注册的方式来比较在java中和c中对数组进行插入排序效率的比较

• 写好本地方法

  public class JNIUtil {    
      public native void insertSortArray(int[] data);
  }
  

• JNI层对应的排序方法

  void native_insertSortArray(JNIEnv *env, jobject obj, jintArray array) {    
        jint* data = (*env)->GetIntArrayElements(env,array,NULL);    
        jsize len = (*env)->GetArrayLength(env,array);        
        insertSort(data, len);    
        (*env)->ReleaseIntArrayElements(env,array,data,0);}
  

• c中数组插入排序函数

  void insertSort(int *data, int len) {    
      int temp = 0;    
      int i = 1;    
      int j = 0;    
      for (; i < len; i++) {        
            temp = data[i];        
            j = (i - 1);          
            for (; j >= 0; j--) {            
                  if (data[j] > temp) {                
                      data[j + 1] = data[j];            
                  } else {                
                      break;            
                  }        
             }        
             data[j + 1] = temp;    
        }
  }
  

• 定义一个JNINativeMethod结构体数组，其成员就是JNIUtil中所有native方法的一一对应关系

  static JNINativeMethod gMethods[] = {        
            {                          
              "insertSortArray",                             
              "([I)V", //方法的签名                              
              (void*) native_insertSortArray        
            }
  };
  

注意：在获取自己定义的本地方法的签名信息时，需先找到这个本地方法所在类的.class文件，位置在app/build/intermediates/classes，然后用javap命令就能获取到方法的签名信息

• 注册本地方法

  static int registerNativeMethod(JNIEnv *env) {    
        //由于JNINativeMethod结构体中使用的函数名并非全路径，所以要指明是哪个类    
        jclass clazz = (*env)->FindClass(env, "com/pbl/jni/dynamic/enroll/JNIUtil");    
        //调用JNIEnv的RegisterNatives函数，注册关联关系    
        jint result = (*env)->RegisterNatives(env, clazz, gMethods, sizeof(gMethods) / sizeof(gMethods[0]));    
        return result;
   }
  

• 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。

  jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) {    
        JNIEnv *env = NULL;
  //    if (vm->GetEnv((void **) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
  //        return -1;
  //    }    
        if ((*vm)->GetEnv(vm, (void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {        
            return -1;    
        }    
        assert(env != NULL);    
        if (registerNativeMethod(env)<0) {        return -1;    }     
        return JNI_VERSION_1_4;//必须返回这个值，否则报错
    }
  

注意：由于android源码是用c++写的，用的是被注释了的代码，而我这里用的是c写的，所以需要改动一下，不然会报错。

Android层代码

• 在onCreate内定义长度为5000的int数组，并随机赋值

  mData = new int[5000];
  mData1 = new int[5000];
  initArray(mData);
  initArray(mData1);
  
  
  private void initArray(int[] data) {        
     for (int i = 0; i < data.length; i++) {            
            data[i] = (int) (Math.random() * 500000 + 1);          
     }   
   }
  

• java排序

  public void insertSortOne(View view) {        
      long start = System.currentTimeMillis();              
      javaInsertSort(mData);//排序方法与c中一致        
      long end = System.currentTimeMillis();        
      mJavaResult.setText("用时:"+(end - start)+"ms");            
  }
  

• C排序

  public void insertSortTwo(View view) {    
        long start = System.currentTimeMillis();      
        mJNIUtil.insertSortArray(mData1);    
        long end = System.currentTimeMillis();     
        mCResult.setText("用时:"+(end - start)+"ms");
  }
  

最终效果：

test.gif

很显然，c的效率非常快，并且，我们动态注册native方法也成功完成了。

参考资料：邓凡平 《深入理解android卷I》