Android开发之JNI基础知识

带着问题入场：

• 什么是JNI,NDK, 与Java是什么关系，有什么应用场景？
• JNI提供了哪些基本数据类型？

接下来会针对这两个问题，一一道来。

1. 什么是JNI, NDK, 有什么应用场景？

   • JNI是Oracle提供的用于Java调用C/C++或C/C++调用Java的一套机制, 有自己的一套API，并且与C/C++或者汇编混合使用JNI，Java Native Interface，是 native code 的编程接口。JNI 使 Java 代码程序可以与 native code 交互——在 Java 程序中调用 native code；在 native code 中嵌入 Java 虚拟机调用 Java 的代码。

   • NDK提供了一系列的工具，帮助开发者快速开发C（或C++）的动态库，并能自动将so和java应用一起打包成apk。这些工具对开发者的帮助是巨大的。

   • NDK集成了交叉编译器，并提供了相应的mk文件隔离CPU、平台、ABI等差异，开发人员只需要简单修改mk文件（指出"哪些文件需要编译"、"编译特性要求"等），就可以创建出so.

   • NDK可以自动地将so和Java应用一起打包，极大地减轻了开发人员的打包工作.

   • 应用场景：

     • 可以将要求高性能的应用逻辑使用C开发，从而提高应用程序的执行效率
     • 可以将需要保密的应用逻辑使用C开发。毕竟，Java包都是可以反编译的
     • 之前C/C++语言开发的基础功能模块复用到Android JNI环境下。

2. JNI提供了哪些基本数据类型，提供了哪些API？

   • JNI基本数据类型与Java数据类型的对应关系

     

     basic_type_sign.png

   • JNI引用类型与Java数据类型的对应关系

     

     reference_type.png

   • 提供的特有的类， jfieldID, jmethodID, JNIEnv等

     1. jfielID 是JNI提供的JNI 字段类

     2. jmethodID 是JNI提供的JNI方法类

     3. JNIEnv是JNI 接口的全局指针类，类似于JNI的上下文对象

   • Global and Local References
     为啥会用到这两类引用？

     先说LocalReference,比如平时通过New操作得到的引用类型的对象，都属于Local Reference，看上去像是一个局部变量，其实不是，它与局部变量有这本质区别，在用完变量后需要手动释放，而局部变量却不需要。

     Global Reference 是全局的引用，在New Global后一定要Release 这个全局引用。

     关于这两类引用的使用过程中如何进行内存管理，在"JNI内存管理模型”中会详细描述。

   • 提供哪几类API，作用分别是什么？

     -- 类操作 FindClass()
     -- 全局引用与局部引用相关操作

       NewGlobalRef()
       DeleteGlobalRef()
       NewWeakGlobalRef()
       DeleteWeakGlobalRef()
       NewLocalRef()
       DeleteLocalRef()
     

     -- 对象操作 不知道有什么用？
     -- 访问对象的成员
     GetFieldID() GetField() 先拿fieldID,在获取字段值
     SetField()

     -- 访问静态成员
     GetStaticFieldID()
     GetStaticFiel SetStaticField
     -- 对象成员函数调用
     GetMethodID()
     CallMethod
     CallMethodA
     CallMethodV
     CallNonvirtualMethod
     CallNonvirtualMethodA
     CallNonvirtualMethodV
     -- 静态函数调用
     GetStaticMethodID()
     CallStaticMethod
     CallStaticMethodA
     CallStaticMethodV
     -- 字符串操作
     NewString() NewStringUTF()
     GetStringLength()
     GetStringChars()
     ReleaseStringChars()
     GetStringUTFLength()
     GetStringUTFChars()
     ReleaseStringUTFChars()
     GetStringRegion()
     GetStringUTFRegion()
     -- 数组操作
     GetArrayLength()
     NewObjectArray(JNIEnv *env, jsize length,jclass elementClass, jobject initialElement);
     jobject GetObjectArrayElement()
     SetObjectArrayElement()

      基本数据类型的数组操作
      NewArray()
      GetArrayElements()
      ReleaseArrayElements(JNIEnv *env, ArrayType array, NativeType *elems, jint mode)
      参数对应关系图
      
      void GetArrayRegion(JNIEnv *env, ArrayType array,jsize start, jsize len, NativeType *buf);
      void SetArrayRegion(JNIEnv *env, ArrayType array,jsize start, jsize len, const NativeType *buf)
     

     -- 函数注册于反注册
     jint RegisterNatives(JNIEnv *env, jclass clazz,const JNINativeMethod *methods, jint nMethods);
     jint UnregisterNatives(JNIEnv *env, jclass clazz);
     -- 反射函数 还不知道如何使用
     jmethodID FromReflectedMethod(JNIEnv *env, jobject method);
     jfieldID FromReflectedField(JNIEnv *env, jobject field);
     jobject ToReflectedMethod(JNIEnv *env, jclass cls,jmethodID methodID, jboolean isStatic);
     jobject ToReflectedField(JNIEnv *env, jclass cls,jfieldID fieldID, jboolean isStatic);

   • JNI 类型签名

     • 基本数据类型的类型签名

       

       basic_type_sign.png

       • 引用数据类型的类型签名

         

         reference_type_sign.png

     • 方法的描述符

method_descriptor.png

• JNI Exception

  • 三个函数ExceptionOccured()，ExceptionClear()，ThrownNew()。

  • 首先使用ExceptionOccured()函数判断是否发生异常，如果发生异常，可以在JNI处理也可以通过ThrowNew将异常抛出到Java层处理。但是在实际的使用中发现JNI的Exception有兼容性问题，不推荐使用。