JNI使用入门
简介
JNI 全称 Java Native Interface，Java 本地化接口。即 Java 可以通过 JNI 调用 C/C++ 代码。
- JNI：JNI是一套编程接口，用来实现Java代码与本地的C/C++代码进行交互；
- NDK: NDK是Google开发的一套开发和编译工具集，可以生成动态链接库，主要用于Android的JNI开发；
它有如下特点：
- 扩展：JNI扩展了JVM能力，驱动开发，例如开发一个wifi驱动，可以将手机设置为无限路由；
- 高效： 本地代码效率高，游戏渲染，音频视频处理等方面使用JNI调用本地代码，C语言可以灵活操作内存；
- 复用： 在文件压缩算法 7zip开源代码库，机器视觉 OpenCV开放算法库等方面可以复用C平台上的代码，不必在开发一套完整的Java体系，避免重复发明轮子；
- 安全： 产品的核心技术一般也采用JNI开发，不易破解；
Gradle配置
注意：如果直接运行发现so库未打包到APK，可以尝试使用使用build，然后安装，
android {
defaultConfig {
//配置编译平台
externalNativeBuild {
cmake {
cppFlags ""
//生成 so 的平台，如下表示只生成 armeabi-v7a 一个平台，目前市面上绝大多数机器都是该平台
abiFilters 'armeabi-v7a'
//表示生成如下五种平台
//abiFilters "armeabi","armeabi-v7a" , "arm64-v8a", "x86", "x86_64"
}
}
}
externalNativeBuild {
//指定CMake路径
cmake {
path "CMakeLists.txt"
}
}
}
数据类型
Java 数据类型和 C/C++ 数据类型存在映射关系，映射关系都定义在jni.h中，并且如果是 Java 对象的映射还会区分了 C 和 C++的不同环境。
- C++环境：
jobject, jclass, jstring, jarray等都是继承自_jobject类 - C环境：
jobject, jclass, jstring, jarray等是空类型指针typedef void* jobject
#ifndef JNI_H_
#define JNI_H_
#include JNI 描述符
基本数据描述符
下面是基本的数据类型的描述符，除了 boolean 和 long 类型分别是 Z 和 J 外，其他的描述符对应的都是Java类型名的大写首字母，void 的描述符为 V
| 基本类型 | 描述符 |
|---|---|
| byte | B |
| char | C |
| double | D |
| float | F |
| int | I |
| long | J |
| short | S |
| boolean | Z |
| void | V |
引用类型描述符
一般引用类型描述符的规则如L + 类描述符 + ;，注意不要丢掉；，例如String类型的描述符为：Ljava/lang/String;。数组的描述符特殊一点，有多少级数组就有多少个[，数组的类型为类时，则有分号，为基本类型时没有分号[ + 其类型的域描述符
| 引用类型 | 描述符 |
|---|---|
| String | Ljava/lang/String; |
| Object[] | [Ljava/lang/Object; |
| int[] | [I |
| double[] | [D |
| int[][] | [[I |
| double[][] | [[D |
方法描述符
方法描述符格式为：(参数……)返回类型，示例如下：
| Java方法 | 方法描述符 |
|---|---|
| void init() | ()V |
| String getString() | ()Ljava/lang/String; |
| int sum(int a, int b) | (II)I |
| void main(String[] args) | ([Ljava/lang/String;)V |
JNIEnv 分析
JNIEnv 是 jni.h 文件最重要的部分，它的本质是指向函数表指针的指针（JavaVM也是），函数表里面定义了很多 JNI 函数，同时它也是区分 C 和 C++环境的（由上面介绍描述符时也可以看到），在 C 语言环境中，JNIEnv 是strut JNINativeInterface*的指针别名，而在C++中是_JNIEnv的指针别名
struct _JNIEnv;
struct _JavaVM;
typedef const struct JNINativeInterface* C_JNIEnv;
#if defined(__cplusplus)
typedef _JNIEnv JNIEnv; //C++中的 JNIEnv 类型
typedef _JavaVM JavaVM;
#else
typedef const struct JNINativeInterface* JNIEnv; //C语言的 JNIEnv 类型
typedef const struct JNIInvokeInterface* JavaVM;
#endif
JNIEnv 特点
- JNIEnv 是一个指针，指向一组 JNI 函数，通过这些函数可以实现 Java 层和 JNI 层的交互，就是说通过 JNIEnv 调用 JNI 函数可以访问 Java 虚拟机，操作 Java 对象；
- 所有本地函数都会接收 JNIEnv 作为第一个参数；（不过 C++ 的JNI 函数已经对 JNIEnv 参数进行了封装，不用写在函数参数上）
- 用作线程局部存储，不能在线程间共享一个 JNIEnv 变量，也就是说 JNIEnv 只在创建它的线程有效，不能跨线程传递；相同的 Java 线程调用本地方法，所使用的 JNIEnv 是相同的，一个 native 方法不能被不同的 Java 线程调用；
JavaEnv 和 JavaVM 的关系
- 在Android中每个进程只有一个 JavaVM，每个线程都会有一个 JNIEnv，大部分 JNIAPI 通过 JNIEnv 调用
- 一个 JNIEnv 内部包含一个 Pointer，Pointer 指向 Dalvik 的 JavaVM 对象的 Function Table，JNIEnv 内部的函数执行环境来源于 Dalvik 虚拟机；
- Android 中每当一个Java 线程第一次要调用本地 C/C++ 代码时，Dalvik 虚拟机实例会为该 Java 线程产生一个 JNIEnv 指针；
- Java 每条线程在和 C/C++ 互相调用时，JNIEnv 是互相独立，互不干扰的，这样就提升了并发执行时的安全性；
- 当本地的 C/C++ 代码想要获得当前线程所想要使用的 JNIEnv 时，可以使用 Dalvik VM 对象的
JavaVM* jvm->GetEnv()方法，该方法会返回当前线程所在的JNIEnv*； - Java 的 dex 字节码和 C/C++ 的 .so 同时运行 Dalvik VM 之内，共同使用一个进程空间；
native头文件生成
//在java目录中执行
javac -h <输出目录> <源文件>（例如 .\com\whf\jnitestdemo\opengl\JniRendererInterface.java）
JNI 的两种注册方式
静态注册
原理：根据函数名建立 Java 方法和native函数的一一对应关系：
- 先编写 Java 的 native 方法；
- 然后用
javac -h工具生成对应的头文件 - 实现 JNI 里面的函数，再在Java中通过
System.loadLibrary加载 so 库即可；
//Java方法
public native String stringFromJNI();
public native String stringFromJNI(String src);
public native int intFrom_JNI(String src);
//native方法
extern "C"
JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_whf_jnitestdemo_JniTest_stringFromJNI__(JNIEnv *env, jobject instance) {
// TODO
}
extern "C"
JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_whf_jnitestdemo_JniTest_stringFromJNI__Ljava_lang_String_2(JNIEnv *env, jobject instance, jstring src) {
// TODO
}
extern "C"
JNIEXPORT jint JNICALL
Java_com_whf_jnitestdemo_JniTest_intFrom_1JNI(JNIEnv *env, jobject instance, jstring src_) {
// TODO
}
可以看出 JNI 的调用函数的定义是按照一定规则命名的：JNIEXPORT 返回值 JNICALL Java_全路径类名_方法名_参数签名(JNIEnv* , jclass, 其它参数);
- 包名或类名或方法名中含下划线
_要用_1连接； - 重载的本地方法命名要用双下划线
__连接（所有都要）； - 参数签名的斜杠
/改为下划线_连接，分号;改为_2连接，左方括号[改为_3连接； - 对于 Java 的 native 方法，static 和非 static 方法的区别在于第二个参数，static 的为 jclass，非 static 的 为 jobject；JNI 函数中是没有修饰符的。
- 如果使用的是 C++，在函数前面加上 extern “C”（表示按照 C 的方式编译）
优点：
- 实现比较简单，可以通过 javah 工具将 Java代码的 native 方法直接转化为对应的native层代码的函数；
缺点：
- javah 生成的 native 层函数名特别长，可读性很差；
- 后期修改文件名、类名或函数名时，头文件的函数将失效，需要重新生成或手动改，比较麻烦；
- 程序运行效率低，首次调用 native 函数时，需要根据函数名在 JNI 层搜索对应的本地函数，建立对应关系，有点耗时；
动态注册
原理：直接告诉 native 方法其在JNI 中对应函数的指针，通过使用 JNINativeMethod 结构来保存 Java native 方法和 JNI 函数关联关系（Android源码中也大多采用动态注册，注册对照表在AndroidRuntime.cpp类中），步骤：
- 先编写 Java 的 native 方法；
- 编写 JNI 函数的实现（函数名可以随便命名）；
- 利用结构体
JNINativeMethod保存Java native方法和 JNI函数的对应关系； - 利用
registerNatives(JNIEnv* env)注册类的所有本地方法； - 在
JNI_OnLoad方法中调用注册方法； - 在Java中通过
System.loadLibrary加载完JNI动态库之后，会调用JNI_OnLoad函数，完成动态注册；
//JNINativeMethod结构体
typedef struct {
const char* name; //Java中native方法的名字
const char* signature; //Java中native方法的描述符
void* fnPtr; //对应JNI函数的指针
} JNINativeMethod;
/**
* @param clazz java类名，通过 FindClass 获取
* @param methods JNINativeMethod 结构体指针
* @param nMethods 方法个数
*/
jint RegisterNatives(jclass clazz, const JNINativeMethod* methods, jint nMethods)
//JNI_OnLoad
JNIEXPORT jint JNICALL JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved);
使用示例如下：
//需要动态注册的方法
public class JniInterface {
public native String dynamicRegister();
}
#include