深入浅出Android NDK之使用RegisterNatives函数动态注册native函数

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在上一章中我们所使用的注册native函数的方式叫做静态注册，这种方式的原理是，当调用native函数时，如果native函数还没有被链接到C/C++函数，虚拟机机会去SO的符号表中寻找名称为(Java_包名_类名_函数名）的函数，找到后将C函数地址链接到java的native函数，之后就可以调用native函数了。
所以静态注册的关键在于，java层和C层对函数名称有一个共同的约定，在java层的native函数没有重载的情况下，C层的函数名总应该具有以下格式：

Java_包名_类名_函数名

掌握了这一点，下一次你就不用再辛苦的使用javah生成头文件了。
对于java层没有重载过的native实例方法，我们只需要在C++代码中定义如下格式函数即可：

extern "C" JNIEXPORT [返回值类型] Java_包名_类名_函数名(JNIEnv *env, jobject thiz,[函数参数列表...])

对于java层没有重载过的native静态方法，我们只需要在C++代码中定义如下格式函数即可：

extern "C" JNIEXPORT [返回值类型] Java_包名_类名_函数名(JNIEnv *env, jclass cls,[函数参数列表...])

除了静态注册外，我们还可以使用动态注册的方式来链接native函数。
使用动态方式注册native函数时，函数名称可以不必和java层约定，可以随便起。
下面我们将上一章的例子修改为动态注册的方式，首先新建一个Test.cpp,内容如下：

#include 

jint cv1(JNIEnv *env, jobject thiz, jbyte p1, jchar p2, jshort p3, jint p4, jlong p5, jstring p6, jobject p7) {
    return 3;
}

jint cv2(JNIEnv *env, jclass cls, jbyte p1, jchar p2, jshort p3, jint p4, jlong p5, jstring p6, jobject p7) {
    return 4;
}

jint JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *reserved) {
    JNIEnv *env;
    vm->GetEnv((void**)&env,JNI_VERSION_1_4);

    jclass classTest = env->FindClass("com/example/hello_jni/Test");
    JNINativeMethod methods[]= {
            {"connectV1", "(BCSIJLjava/lang/String;Landroid/graphics/Bitmap;)I", (void*)cv1},
            {"connectV2", "(BCSIJLjava/lang/String;Landroid/graphics/Bitmap;)I", (void*)cv2},
    };
    env->RegisterNatives(classTest, methods, sizeof(methods)/sizeof(JNINativeMethod));
    return JNI_VERSION_1_4;
}

然后在Android.mk中将Test.cpp文件也加入编译：

LOCAL_SRC_FILES := com_example_hello_jni_Test.cpp test.cpp

编译运行得到如下输出：

logcat中输出的n1的值是3，n2的值是4说明java的native函数connectV1和connectV2函数链接的是cv1和cv2函数，而不是之前的静态注册函数Java_com_example_hello_1jni_Test_connectV1和Java_com_example_hello_1jni_Test_connectV2。
当java层调用test.connectV1和test.connectV2函数时，发现函数已经被动态注册过了，所以这时候虚拟机就不必再去尝试链接Java_com_example_hello_1jni_Test_connectV1和Java_com_example_hello_1jni_Test_connectV2，直接调用cv1和cv2即可。

下面我们详细讲解一下动态注册的代码：
首先我们要讲的是JNI_OnLoad函数，当虚拟机加载SO后，会首先到符号表中找一个名为JNI_OnLoad的函数，如果找到了，会立刻调用它。
简单来说当我们在java层调用System.loadLibrary时，如果SO中存在JNI_OnLoad函数会立刻调用他。
所以JNI_OnLoad是SO的入口函数，是SO中第一个调用的函数，并且只会被调用一次。

JNI_OnLoad函数的第一个参数的类型是JavaVM,JavaVM代表java虚拟机，我们调用

	JNIEnv *env;
    vm->GetEnv((void**)&env,JNI_VERSION_1_4);

可以得到当前线程的JNIEnv对像，得到JNIEnv对像后，我们调用

env->RegisterNatives(classTest, methods, sizeof(methods)/sizeof(JNINativeMethod));

来注册JNI函数。
RegisterNatives的声明如下：

 jint RegisterNatives(jclass clazz, const JNINativeMethod* methods,
        jint nMethods)

clazz代表要注册哪个类的native函数。
methods是一个native函数的数组。
nMethods是代表数组的长度。
所以总的意思就是向类clazz注册nMethods个native函数。
clazz可以通过env->FindClass函数来得到，参数是该类的全类名，即类名+包名，注意要将.号替换为/。
JNINativeMethod有如下定义：

typedef struct {
    const char* name;
    const char* signature;
    void*       fnPtr;
} JNINativeMethod;

fnPtr代表C/C++层函数的地址。
name代表java层native函数的方法名。
signature代表native函数的签名，签名其实就是函数参数类型列表和返回值的编码。将函数的参数类型和返回值类型按照固定规则的编码，编码为一个字符串，就是函数的签名。
我们查看昨天用javah生成的com_example_hello_jni_Test.h文件，会发殃函数前面都有一段这样的注释：

/*
 * Class:     com_example_hello_jni_Test
 * Method:    connectV1
 * Signature: (BCSIJLjava/lang/String;Landroid/graphics/Bitmap;)I
 */

Signature后面的那一段字符串就是函数的签名。
对于初学者，除了javah查看签名外，还可以使用javap查看签名：

C:\Users\zy>d:

D:\>cd D:\ndk-demo\hello-jni\app\build\intermediates\javac\debug\classes

D:\ndk-demo\hello-jni\app\build\intermediates\javac\debug\classes>javap  -s com.example.hello_jni.Test
Compiled from "Test.java"
public class com.example.hello_jni.Test {
  public com.example.hello_jni.Test();
    Signature: ()V

  public native int connectV1(byte, char, short, int, long, java.lang.String, android.graphics.Bitmap);
    Signature: (BCSIJLjava/lang/String;Landroid/graphics/Bitmap;)I

  public static native int connectV2(byte, char, short, int, long, java.lang.String, android.graphics.Bitmap);
    Signature: (BCSIJLjava/lang/String;Landroid/graphics/Bitmap;)I

  static {};
    Signature: ()V
}

对于有经验的程序员我们一般自己写签名，其实规则很简单：

(参数1类型的签名+参数2类型的签名...)返回值类型的签名

括号里面是每个参数类型的签名，括号后面是返回值类型的签名。
对于基本数据类型来说，对应规则如下：

Java类型	签名
boolean	Z
byte	B
char	C
short	S
int	I
long	J
float	F
double	D

对于基本类型除了boolean是Z，long是J外，其他的都是类型的首字母的大写。
为什么boolean是Z不是B呢?因为byte也是B,冲突了。
为什么long是J不是L呢？因为对于类的签名以L开头。下面列举几个类的签名：

类名	签名
java.lang.String	Ljava/lang/String;
android.graphics.Bitmap	Landroid/graphics/Bitmap;
com.example.hello_jni.Test	Lcom/example/hello_jni/Test;

规则也很简单，以L开头，分号结尾，中间也上全类名。把.替换为/就可以了。
对于数组类型，只需要在前面加上[即可，例如：

类型	签名
int[]	[I
short[]	[S
boolean[]	[Z
java.lang.String[]	[Ljava/lang/String;

静态注册和动态注册其实是两个相反的过程。
静态注册是java函数找C函数。
动态注册是C函数找java函数。

使用RegisterNatives进行动态注册时，并不要求将java类中的所有native方法一次性全部注册，我们可以一个一个的注册。对于已经注册过的也可以重新注册到一个新的函数。
静态注册和动态注册并不冲突，可以一个函数使用静态注册，另一个函数使用动态注册。对于静态注册过的函数也可以重新进行动态注册。

使用动态注册时，C/C++层的jni函数不需要使用extern "C"和JNIEXPORT来声明，只需要将JNI_OnLoad函数使用extern "C"和JNIEXPORT声明即可，再配合fvisibility=hidden标志进行编译。这样可以隐藏我们的jni入口函数，给别人破解我们的SO带来一定的阻力。

有些细心的同学可能会发现我的例子中的JNI_OnLoad函数并没有使用extern "C"和JNIEXPORT来声明，那是因为我包含了jni.h，而jni.h对JNI_OnLoad进行了extern "C"和JNIEXPORT声明，所以我这里只用包含jni.h就可以了，不需要再额外的声明了。

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