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第9章：JNI原理

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一、Native 方法的注册

1.1 静态注册

可以参照系统中的 MediaRecorder.java 写一个简单的静态注册的范例：

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public class MediaRecorder {
    static {
        System.loadLibrary("media_jni");
        native_init();
    }

    private static native final void native_init();
}

在 static 代码块中我们调用 System.loadLibrary(“media_jni”); 来加载 so 的。如果让我们手动来编译 MediaRecorder.java 生成 JNI 方法，那么可以这样：

javac com/example/MediaRecorder.java

javah com .example .MediaRecorder

其中第一个命令会将 java 编译成 .class 文件，第二个 javah 命令会在当前目录（media/src/main/java）中生成 com_example _MediaRecorder.h 这种头文件 ！这个头文件会包含如下代码：

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JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_MediaRecorder_native_1init 
(JNIEnv *, jclass) ;//1

方法 Java_com_example_MediaRecorder_native_1init 以 Java_开头说明是在 Java 平台中调用 JNI 方法的，后面的 com_example_MediaRecorder_native_1init 指的是 包名 + 类名 + 方法名 的格式。其中参数JNIEnv是 Native 世界中 Java 环境的，通过 JNIEnv 指针就能在Native 访问 Java 世界的代码，不过，它只在创建它的线程中有效，不能跨线程传递。里面的 jclass 对应 Java 中的 java.lang.Class 实例，很多 java 中的类型对应到 Native 就是在前面加一个 j ，尤其是基本类型（基本类型除了 void ，其他的都是）。

1.1.1 静态注册后的调用

当我们在 Java 中调用 native_init 这个 native 方法时，就会从 JNI 中寻找 Java_com_example_MediaRecorder_native_1init 函数，如果没有就会报错，如果找到，就会建立 <native_init ，Java_com_example_MediaRecorder_native_1init> 映射，其实就是保存 JNI 函数指针，这样下次再调用就直接使用这个函数指针，避免每次重复查找。

静态注册就是根据方法名，将 Java 方法和 JNI 函数建立关联！这种静态注册的方式有一些缺点：

  • JNI 层的函数名称过长

  • 声明 Native 方法的类需要用 javah 生成头文件

  • 初次调用 Native 方法时需要建立关联，影响效率

如果 Java 的 Native 方法知道它在 JNI 中对应的函数指针，就能避免上述缺点，这就是动态注册。

1.2 动态注册

系统的 MediaRecorder 采用的就是动态注册。JNI 中有一个用来记录 Java 方法和 Native 方法映射的数据结构： JNINativeMethod ，代码如下：

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typedef stuct {
    const char* name;//Java 方法的名字
    const char* signature;//方法签名
    void* fnPtr;//JNI中对应的方法指针
}

有了数据结构我们就能映射了，在 MediaRecorder 的 Native 代码中是这样的：

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static const JNINativeMethod gMethods[] = {
    {"start",   "()V",  (void *)android_media_MediaRecorder_start}
}

忽略了其他方法，说明一下：

  • 第一个参数 “start” 就是 Java 方法的名字，

  • 第二个参数 “()V” 是签名，为什么需要签名呢？因为 Java 中方法是可以重名的，只是入参或者返回值不同，有这个签名可以区分不同的方法；

  • 第三个参数是 jni 中方法名

在System.loadLibrary 调用加载这个 so 之后，就会执行 register 来注册这种映射关系。体现在 Android 源码上就是在 AndroidRuntime。registerNativeMethods 函数的时候，注册系统需要的这些 native 方法。

1.3 方法签名

方法签名格式就是 ：（参数签名格式… ）返回值签名格式，比如有些签名是这样的：

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"(Ljava/lang/Object; Ljava/lang/String;Lava/lang/String;)V"

这就说明这个方法入参是 Object，String，String ；返回值是 void

二、数据类型的转换

2.1 基本数据类型的转换

基本类型转换关系如下所示：

JNI基本类型转换关系

2.2 引用数据类型的转换

JNI引用类型映射

三、解析 JNIEnv

它是 Java 环境的代表，它只能在创建它的线程有效，不能跨线程传递。，它的主要作用有 2 点：

  • 调用 Java 方法

  • 操作 Java （中的变量和对象等）

在 jni.h 文件中除了定义 JNIEnv 还定义了 JavaVM ，JavaVM 代表的是 Java 虚拟机，每一个进程中只有一个 JavaVM，因此，该进程所有的线程都能使用这个 JavaVM ，通过 JavaVM 的 AttachCurrentThread 就能获取这个线程的 JNIEnv ，这样就能在不同的线程中调用 Java 方法了。

注意：使用了 AttachCurrentThread 的情况下，在线程退出前务必调用 DetachCurrentThread 函数来释放资源 ！

我们知道， JNIEnv 是 JNINativeInterface* 类型的，它里面包含了很多函数，这里列举 3 个比较常用的函数：

  • FindClass ： 用来找到 Java 中指定名称的类

  • GetMethodID：用于获取 Java 中的方法

  • GetFieldID：用来得到 Java 中的成员变量

平时使用一般是这样的：

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static void
android_media_MediaRecorder_native_init(JNIEnv *env) {
    jclass clazz;

    clazz = env -> FindClass("android/media/MediaRecorder");
    if (clazz == NULL) {
        return;
    }

    fields.context = env -> GetFieldID(clazz, "mNativeContext", "J");
    if (fields.context == NULL) {
        return;
    }

    fields.surface = env -> GetFieldID(clazz, "mSurface", "Landroid/view/Surface;");
    if (fields.surface == NULL) {
        return;
    }

    jclass surface = env -> FindClass("android/view/Surface");
    if (surface == NULL) {
        return;
    }

    fields.post_event = env -> GetStaticMethodID(clazz, "postEventFromNative",
            "(Ljava/lang/Object;IIILjava/lang/Object;)V");
    if (fields.post_event == NULL) {
        return;
    }
}

上述保存clazz 和 jfildID 以及 jmethodID 类型的 变量有2个原因：

  • 为了效率考虑，如果每次调用相关方法时都要查询方法和变量，效率会变低

  • 成员变量是本地引用，在 android_media_MediaRecorder_native_ini函数返回时就会自动释放

四、引用类型

略

谢谢你的鼓励